日前，由福大紫金公司自主研发的“氨-氢”燃料电池发电站完成出口交付。此次出口旨在推动“氨-氢”能源转换项目国际化进程落地，助推公司“氨-氢”能源产业领域技术研发与创新合作迈向新台阶，助力零碳“氨-氢”能源产业全球化发展。
氨分解制氢加氢站作为“氨-氢”能源产业的重要组成部分，近年来备受关注。在加氢站领域，氨分解制氢加氢站及电解水制氢加氢站、甲醇制氢加氢站等站内制氢加氢站和外购氢源加氢站共同构成了加氢站的宏伟版图。
三足鼎立，氨分解制氢技术各有千秋
氨分解制氢可分为热裂解技术、电催化氨氧化分解技术和等离子体驱动氨裂解技术。作为合成氨的逆反应，氨热裂解属于吸热反应，转化率受到热力学限制。在450℃时，氨的平衡转化率在99%以上，但要实现完全转化需要将反应温度提高至700℃以上。为了提高热催化反应的转换效率，必须由外部持续地提供热量，该技术路线能源消耗量大且成本较高。
采用氨热裂解制氢技术时，工业上通常利用催化技术来提高生产效率。一般来说，Ru基催化剂对氨热裂解具有更高的活性，而过渡金属Ni基和Fe基催化剂更具有经济效益。常见的氨热裂解反应堆包括：适用于固定生产和大型工厂的填充床反应堆，小型反应堆包括微通道、膜反应器等。
近年来，得益于电化学技术的发展，氨电催化氧化技术被更多学者关注。氨电解的理论能耗为2.79 kJ/mol H2，在较低的电压下有望成为一种利用可再生能源生产高纯氢气的替代方案。
电催化分解氨的过程由两个电极反应组成：阴极析氢反应和阳极氨氧化反应。理论上，电解氨所需的外加电压远小于电解水；具体来讲，电解氨生产1 kg H2需要提供33 MJ的能量，而电解水则要高达180 MJ，但在实际过程中都需要一定的过电位来克服动力学阻力 。因此，开发高效、稳定的电催化剂在降低反应过电位、提高电流密度方面具有重要意义。
等离子体法是一种新兴的氨转氢技术。在等离子体的高能环境下氨气被分解为氢气和氮气。等离子体法具有高反应速度和较低的能耗，但由于等离子体的制备较为困难，该技术目前仍在研究阶段。
未来可期，氨分解制氢加氢站优势明显
相比于外购氢气加氢站，氨分解制氢加氢一体站更加经济、安全。在储氢环节，氨分解制氢加氢一体站的制氢量可以根据加氢需求进行灵活调整，从而明显降低站内储氢成本。
在运输环节，氨比氢更容易液化储运。据核算，100km内液氨的储运成本为150元/t，500km内液氨的储运成本为350元/t，仅为液氢储运成本的1.7%。此外，氨的爆炸极限范围（16%~25%）比氢气更窄，沸点更高，发生火灾和爆炸的可能性更低。同时，氨具有刺激性气味，泄漏容易被发现，更加安全可靠。
尽管氨分解制氢加氢一体站优势明显，但在发展过程中也面临一些挑战。现有的站内氨分解制氢装置多采用氨催化热解制氢技术路线，有待开发更加经济高效的催化剂产品。此外，氨分解制氢加氢站成本尚需进一步降低。
晨光初现，全国首座氨制氢加氢一体站建成
2022年8月19日，中国石化福建石油携手福大紫金、雪人股份共同打造的全国首座“氨现场制氢加氢一体站”示范项目启动。该项目通过氨在线制氢、分离纯化、升压加注等功能于一体的自主创新制氢加氢装备技术，解决高密度储运氢气的安全性问题，降低了氢气储运成本，可灵活调整产能，实现氢气的现产现用，为零碳氨氢能源利用打造一个闭环。
数据显示，以吨氨价格3500元为测算基础，5.67吨氨分解产生约1吨氢气，氢气的原料成本约20元/千克。考虑氨制氢设备投资成本后，氨现场制氢供氢的价格可控制在35元/千克以内。若结合石化企业上游炼厂副产氢资源合成氨，成本优势更加凸显。
全国首座“氨现场制氢加氢一体站”示范项目在福州落成，既是多方合作的良好开端，更是推动全国氢能产业布局的一座重要里程碑。
