氨作为氢载体：德日合作研发用于能源转型的新型综合反应堆技术

绿氢制氨是一种具有很高经济潜力的能源载体，可用作化学基础材料、船舶燃料或固定发电。未来德国将从太阳能和风能资源丰富的地区大规模进口。德国联邦教研部?(BMBF)?资助的?PICASO?项目（过程强化和先进催化氨可持续优化过程）于?2022?年?8?月?1?日启动。在“PICASO”项目中，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）、乌尔姆大学和日本福岛可再生能源研究所?(FREA-AIST)?正在研究一种新型的由电力转换成氨?(PtA)?可持续合成氨的工艺。

氨作为氢载体有可能对能源转变做出重大贡献。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所氢技术负责人?Christopher?Hebling?解释说：“在阳光充足、多风但偏远的地区，例如在北非沙漠，也可以用绿氢和氮生产氨。为了运输到欧洲，通常通过船运，能源载体采用液化形式。我们正在开发一种集成反应堆技术动态操作策略，可以在波动的可再生能源条件下运行。”

与传统的?Haber-Bosch?工艺相比，由于基于电解的绿氢的高纯度，PtA?工艺允许使用更具活性的合成催化剂。对于该项目，日本合作伙伴?FREA-AIST?开发了一种新型钌催化剂，该催化剂能够在温度低于?400°C?和压力低于?80?bar?的更温和的工艺条件下进行合成。

此外，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所和乌尔姆大学正在研究氨的集成分离：氨的反应和分离在集成反应器中就地进行。这样可以减小操作压力，并且可以避免未反应的原料气的再循环。由于压缩机和热交换器是传统合成氨的最大成本驱动因素，占投资成本的?90%，因此这些改进为灵活的氨生产工厂的经济效益提供了巨大的潜力，这些工厂也可用于偏远地区。这意味着不再需要复杂的基础设施，并且可以以更小规模生产氨。获 取 更多前沿科技?研究 进展访问：https://byteclicks.com

在该项目中，已经开始将新的?PtA?概念从实验室转移到中试工厂规模开展试验。乌尔姆大学研究重点还是实验室规模，但在弗劳恩霍夫太阳能系统研究所技术中心进行了大量的实验研究。除了技术演示，合作伙伴还希望证明创新、灵活的?PtA?工艺与传统工艺相比具有经济竞争力。

与传统工艺相比，该工艺可减少?95%?的二氧化碳排放量。对?PICASO?工艺的模拟分析还显示，与传统的?Haber-Bosch?工艺相比，其节能潜力为?50%。

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