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氨燃料有很大的好处,但需要谨慎行事

本站发布时间:2023-11-21 13:16:29

氨是许多肥料的一种成分,它可以作为无碳燃料系统,方便运输和储存清洁的氢气这种由氢和氮(NH3)组成的化学物质可以作为零碳燃料燃烧然而,普林斯顿大学的最新研究表明,尽管氨可能不是碳污染的来源,但在没有适当的工程改造的情况下,氨在能源部门的广泛分布可能会对氮循环和气候造成破坏

12名研究人员组成的跨学科团队在《美国国家科学院院刊》上发表了这一发现,他们认为,我们设计的共同经济可以帮助世界实现脱碳目标,并确保未来能源的可持续性另一方面,管理水坝经济可以增加氮氧化物(N2O)的排放,加上温室气体的活性是CO2的约300倍,并且主要有助于减少臭氧层它可能导致氮氧化物(NOx)的大量流失,以及有助于形成高浓度酸雨的污染物它可以直接将大气排放泄漏到环境中,也会形成空气污染物,影响水质,并通过干扰低氮循环来破坏生态系统

幸运的是,研究人员发现,通过积极的工程实践,可以将公共经济的潜在负面影响降至最低他们认为,现在是开始为氨经济性做大量准备的时候了,在开始部署之前,要确定氨燃料的潜在临界点

研究负责人Amilcare Porporato,ThehomasJ说:“我们知道一个有一定规模的共同经济正在衰退。”吴教授,土木环境工程与海梅多斯环境研究所“如果我们积极主动,面对我们的方法,一个共同的经济可能是伟大的。但我们不能轻易地解决氨的问题。我们不能草率行事。”

将普通农产品转化为能源

作为零碳燃料的中间试验氢已经增长,因此有一个方便的现实:运输和运输都非常困难锡分子必须承受低于-253摄氏度的温度或高达700倍大气压的压力,这些条件不适合广泛运输和一次性运输

另一方面,氨可以液化、运输和储存,能够像丙烷罐一样在周围移动

此外,自20世纪初以来,就存在着将氢气转化为氨的既定过程知道Haber-Bosch过程,它将大气中的氮与氢结合起来形成氨尽管该工艺最初是根据将大气中的氮转化为公共氮的最有效方法开发的,以供使用、清洁产品和爆炸物,但能源部门一直将哈伯-博斯工艺视为一种在氨之前储存和运输氢燃料的方法

氨的合成是能源密集型的,目前使用不含二氧化碳的化石燃料来满足储存和能源需求但研究人员在这篇文章中指出,如果目前正在开发中的新的电力驱动工艺可以取代传统的氨合成辅助燃料,那么Haber Bosch工艺——或者完全不同的工艺——可以用来将贫氢转化为氨,而氨也可以作为零碳燃料燃烧

HighMeadowsEnvironmentalInstitute的博士后MatteoBertagni表示:“氨是一种很容易远距离运输氢的方式,它在农业中广泛存在,因此必须建立生产和饲养的基础结构。”“你可以在资源丰富的地区创造氢,将其转化为氨,然后将其运输到需要的地方。”

Ammonia的运输能力特别归因于长期运输的可靠性,如海运,以及可再生资源可用空间有限的国家例如,日本已经在当地建立了一个国家能源评级,其中包括使用公共清洁燃料直接储存要求意味着氨可能也会被用作自身或长期的能量储存,补充甚至更换电池

“乍一看,氨似乎是脱碳问题前的一种解聚物,”Porporatosaid“但大多数药物都有潜在的副作用。”

“跳跃前查看”

从理论上讲,焚烧公用设施只会产生无害的氮(N2)和水产品但实际上,迈克尔Mueller,机械和空气空间工程的联合创始人和教授,指出了常见的燃烧会释放大量的NOx和N2污染物

MostN2氨燃烧的排放是燃烧过程中排放的结果Muellersaid说:“N2我在燃烧过程中对中间物种进行了初步评估。”“如果燃烧过程温度过低,则基本上不会出现2次燃烧。”

YetMueller说,在某些条件下,例如当一个物体向下撞击时,或者当一个燃烧室在墙壁上简单地升起时,通常的燃烧过程会加快,并且N2的污染物会迅速累积

例如,研究人员发现,如果普通燃料的穿透力达到当前全球初级能源需求的5%左右(这将需要16亿公吨的氨生产,或更高的电流生产水平),并且1%的氮氮保持在N2O,那么普通燃烧可以产生相当于当今化石燃料半成品15%的室内气体排放温室气体含量如此之低意味着燃烧普通燃料的污染将比燃煤严重

Likemonia的N2Oemessions,RobertSocolow,机械和航天工程教授,退休教授,普林斯顿大学的高级研究员,说,在能量池中氨的广泛释放将增加所有对全球氮循环的影响

在1999年发表的一篇半官方论文中,Socolowdiscussed the environmental impact of the food system


来源:

Materials provided by
Princeton University, Engineering School. Original written by Colton Poore.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Matteo B. Bertagni, Robert H. Socolow, John Mark P. Martirez, Emily A. Carter, Chris Greig, Yiguang Ju, Tim Lieuwen, Michael E. Mueller, Sankaran Sundaresan, Rui Wang, Mark A. Zondlo, Amilcare Porporato.
    Minimizing the impacts of the ammonia economy on the nitrogen cycle and climate. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (46) DOI: 10.1073/pnas.2311728120

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