能源行業專家Keith Lovegrove表示，可以將太陽能作為零碳液體燃料在全球各地儲存、灌裝并運輸。

澳大利亞可再生能源機構ARENA近日宣布為可再生能源產生的氫氣出口提供2000萬美元的資金。Lovegrove介紹了澳大利亞的太陽能燃料(SolarFuels)路線圖，并對太陽能和各種混合燃料進行了比較。澳大利亞致力于采用新的清潔能源替代煤炭進行出口，日本已經成為澳大利亞能源出口的第三大出口國，并且正在氫經濟進行投資。

“日本是完全依賴能源進口的全球主要的工業化國家。他們的能源未來將轉向氫經濟。而澳大利亞是生產氫氣的理想之地。”Lovegrove說。

但他表示，實際包含更多氫原子的N和分子具有清潔氫氣經濟的巨大潛力。氨氣(NH3)可以將1個氮原子與3個氫原子鍵合在一起。一公升液態氨中的氫氣量比一公升液態氫氣(H2)的氫氣量還要大。Lovegrove解釋說，“這是違反人們直覺的，但氨氣是一種將更多的氫包含在內的氣體分子。”

也許未來應用和發展的不是氫經濟，而是專家所建議的“氨氣經濟”。 氨氣(NH3)和氫氣一樣，沒有碳原子，而氨氣(NH3)可以生產出清潔理想的液體燃料，并且技術過渡更容易。

“我個人贊成使用氨氣(NH3)來輸送氫氣，”他說。 “當運輸到達目的時，可以把它變成氫氣。或者甚至可以直接使用它，因為將傳統的燃氣輪機進行一下改造，就可以直接燃燒氨氣(NH3)。”

氨氣(NH3)作為太陽能集中發電(CSP)的潛在儲能

Lovegrove曾參與IEA的SolarPACES任務II：太陽能化學研究，現在負責能源咨詢公司ITPower的太陽能熱能部門。他最近與加州大學洛杉磯分校的合作伙伴合作研究，其中包括撰寫的2017化學工程進展論文，利用合成氨工業進行太陽能儲存，研究如何將氨氣(NH3)作為太陽能集中發電(CSP)的新型儲能材料。

作為儲能物質，氨氣(NH3)分解之后并且在熱化學儲能循環中重新結合。盡管化學反應發生在700°C左右，以儲存能量，并稍后釋放蒸汽，但氫氣和氨氣的混合物可以在常溫下運送和儲存，并且僅在需要驅動蒸汽循環時產生熱量，因此它可以長期存放。

但是Lovegrove認為氨氣(NH3)的儲能能力遠不止此。

在人口稠密的地區，很難安裝部署公用事業規模的太陽能集中發電(CSP)設施，它可以在無風的沙漠中部署，并且其附近還需要使用電力的人群，這種要求通常很難實現。但是可以將太陽能產生的電力生產氨氣，可以將存儲在液態燃料中的太陽能“瓶裝”起來，這種液體燃料可以在任何地方運輸和使用，其市場應用將大幅增長。

太陽能發電可以在沙漠地區生產，通過管道將液化氨氣輸送到海岸，并運往全球。由于海上運輸液體燃料的效率極高，因此采用太陽能生產的氨氣將增加世界各地太陽能熱能的生產和出口。

“現在就像石油產品貿易一樣，如果在中東地區采用油輪運輸石油，運輸期間將會消耗大量的能源，占到其有效載荷的2%。”他指出，“因此油輪運輸效率高達98%。那么有趣的問題是否可以同樣運輸氨氣(NH3)。”

氫氣(H2)和氨氣(NH3)都可以儲存和攜帶能量，但氨氣(NH3作為能源載體更為理想。“氨肥生產是全球最大的化工行業之一。世界各地都有生產工廠，而運輸船每天都在全球各地運輸，因此這是一種可以大力推廣的事情。”

由于氨氣(NH3)已經被廣泛地生產和使用，并且具有完善的分配和處理程序，所以這將不是一個困難的技術過渡。當氨氣(NH3)作為燃料燃燒時，它會簡單地分解成氮氣和水。并如果氨氣(NH3)泄漏到空氣中，很容易通過檢測。

液體燃料對全球氣候的重要性

液體燃料是脫碳最大的未開發資源。即使世界上的所有電力都采用100%可再生能源發電，電力部門的排放量僅占全球排放量的20%。30年的努力并沒有使太陽能氫能經濟實現，主要是因為氫氣難以運輸和儲存。研究人員正在越來越多地關注作為潛在載體的氨氣(NH3)的運輸和儲存基礎設施。

通過氨氣(NH3)不僅可以儲存和運輸可再生能源，還可以使用任何可再生能源為其生產提供電能。因為氨氣(NH3)只是氫氣和氮氣組合而成，所以它可以通過電解從水(H2O)和空氣(73%的N2)中化學分解。任何化學反應基本上都是原子之間電子交換。而氫氣(H2)不會在自然界中發生，但可以從水(H2O)中分離出氫氣氣。而氨氣(NH3)的每個氮原子含有三個氫原子。

太陽能電解可以在商業中獲得

為了對這些分子進行化學重組，現有的電解可以采用任何可再生能源產生的電力。“例如，企業可以購買一臺多兆瓦的電解槽。這是商業上可用的，可以安裝到太陽能發電場，可以立即實現。”Lovegrove說。

在可再生電力成本為每兆瓦時30美元或更低的地區，通過太陽能或風能產生的電力電解水產生氫氣，并與天然氣合成氨氣，而天然氣合成氨每噸產生1.7噸二氧化碳，其成本為每噸200美元至600美元。

太陽能集中發電（CSP）可以將成本降低近一半

這將采用1909年發現的基于化石燃料的Haber-Bosch工藝。在從天然氣中分離出氫氣后，提純的氮氣和氫氣在200-400個大氣壓的壓力范圍內被加熱到40℃0-650℃，而這也是排放二氧化碳的過程。基于化石燃料的氨氣制造業已經排放了全球溫室氣體的1%，而只為是為了生產化肥。如果氨氣(NH3)要想成為能源載體，那么采用高效的太陽能是必不可少的。

但是在太陽能反應器中可以提供800℃至1000℃以上的熱量。太陽能集中發電(CSP)更高效的電解水有望將太陽能電解產生的氫氣成本減半。

作為燃料的氨氣(NH3)在過去一個世紀以來很少受到人們關注，但隨著當今在太陽能燃料研究方面的進步，氨氣(NH3)有望作為一種液體燃料進行推廣，并開啟太陽能交易的新紀元。