摘 要：氨是一种“具有强烈刺激气味的有毒物质”，另一方面，氨从很久之前就被用作农田的肥料等，是一种实用能源。另外，近年来，不断推进实验研究，以实现以氨为燃料的火力发电。本文将介绍氨所蕴藏的巨大潜力以及实现实用化的多种举措。
关键字：氨燃料、氨混烧、氨专烧、可持续性氨供应链、氨发电 本文1847字，阅读约需5分钟
目录
1、应用于多种领域的氨
2、全球氨现状
3、氨“在能源领域的潜能”备受期待
4、稳步推进“混烧”的实证实验
5、实现氨燃料实用化需要突破的课题
应用于多种领域的氨
氨原本主要应用于农田使用的肥料，但随着化学技术的发展，近年来，除农业以外，氨逐渐广泛应用于多种领域。其中之一是用作还原剂，防止火力发电厂排放的炭黑中所含的大气污染物质——氮氧化物（NOx）的排放。通过使NOx与氨发生化学反应，将Nox还原成水和氮，从而防止大气污染。
另外，氨还用作尼龙（用于衣服）等合成纤维的原料。除此之外，随着氨在多种领域中的应用，近年来还建立了用于安全运输氨的运输管道，并确立了安全指导方针。
全球氨现状
2019年，氨的全球总产量约为2亿吨，主要生产国依次为美国、中国、俄罗斯以及印度。仅仅这4个国家的氨产量就占据全球氨总产量的一半以上。另一方面，从全球氨进出口量来看，2018年约为2000万吨，仅占全球总产量的1%左右。也就是说，在生产国生产的90%的氨用于本国消费而非出口。
主要生产国的共同点是，各国都是“人口诸多的农业大国”，由此可以推断，生产的氨绝大部分用作农业肥料。另外，氨出口量最多的国家是特立尼达和多巴哥，其次是俄罗斯和沙特阿拉伯，仅这三个国家就占全球氨出口量的约一半。进口量最多的国家是美国，其次是印度和摩洛哥。排在第一位的美国是特立尼达和多巴哥所生产氨的最大出口国。
氨“在能源领域的潜能”备受期待
氨在多个领域以及多个国家都表现出巨大的潜力，在能源领域也备受关注。在能源领域，氨作为氢运输载体备受期待。氢作为下一代能源备受关注，但气体状态的氢气非常轻，难以大量运输，成为氢能普及的障碍。解决该问题的办法是氨，氨含有氢分子，并且已经确立了氨相关运输技术。将氢暂时转换成氨，到达目的地后再还原成氢，这样便能实现大量运输。
实际上，氨是“零碳物质”，燃烧时不会产生CO2，因此近年来，也在推进将氨用作燃料的研究。在开发仅以氨为燃料的发电技术的同时，也在推进氨“混烧”技术的开发，即将氨加入燃煤火力发电的锅炉中燃烧来进行火力发电。为了将氨燃料投入实际使用，日本政府以及全球规模最大的火力发电公司JERA都在推进相关举措。JERA在2020年10月公布的《JERA零排放2050》中表示，其目标之一是将部分或全部火力发电燃料替换为氨。
稳步推进“混烧”的实证实验
接下来将对混烧技术进行详细介绍。在氨燃料的实用化进程中，研究最多的是氨混烧。目前，日本大部分发电依赖于火力发电，由火力发电排出的CO2占日本CO2总排放量的约40%。日本政府在2020年提出了“2050年实现CO2净零排放”的目标，但如果还像现在这样依靠火力发电的话，脱碳社会很难实现。因此，作为发电方法之一，提出混烧来解决火力发电带来的CO2排放问题。
在燃煤火力发电领域应用氨混烧时，基本不需要改变现有设备，花费较少的成本即可实现CO2减排效果。2021年6月，JERA开始在其爱知县的100万kW级碧南火力发电站开展20%氨混烧实证试验。
今后，当日本近半数的发电转换为氨燃料专烧时，预计有望削减约2亿吨的CO2排放。
实现氨燃料实用化要突破的课题
虽然各方都希望实现向氨燃料的转换，但在此过程中，还存在诸多需要解决的课题。其中之一是“如何构建可持续性氨供应链”。如果日本所有的燃煤火力发电厂都采用20%氨混烧，则需要几乎与上述全球总进出口量相同的氨。因此，如果今后燃煤火力发电厂的氨混烧率增加，或者火力发电中采用氨“专烧”，则目前全球氨产量远远不足，其结果可能导致市场价格大幅上涨。
要解决供应链问题，并将氨燃料作为可持续性燃料，需要进一步研究对策。为解决这些课题，2020年10月成立了“氨燃料导入官民协议会”，以确立氨燃料的稳定供应体制。该协议会由政府机构和民间企业组成，电力公司、负责供应的商社、提供技术支持的设备制造商等均参与其中。在协议会上，除了共享氨燃料供应体制方面的课题外，还协商了实现实用化导入过程中的措施。
此外，在该协议会之前，还设立了“一般社团法人清洁燃料氨协会（CFAA）”，到2021年7月，已有近100家日本企业和16家外国企业加入其中。
目前，正在推进从氨出口主要国家向日本输送氨燃料的实验。另外，将来有可能进口在美国和澳大利亚等国家生产的氨。如果日本能够尽早确立稳定的供应体制，并以亚洲为中心，普及氨混烧或专烧技术，将有可能引领全球氨燃料市场。
来源：AIpatent 前沿研发信息介绍平台
