绿氨 ~P6 ：技术发展现状
电解水加氢氨合成系统的技术途径包括间接合成路线和直接合成路线。 直接合成路线受限于反应速率低、装置不成熟等技术障碍，难以大规模生产。 目前普遍认为是间接合成路线的工业级水电解制氢氨合成系统工艺由串联的水电解制氢工段、压缩缓冲工段和化学氨合成工段组成。
水电解制氢工段是化工行业与电力系统直接耦合的环节。 电解水制氢的主要工艺包括碱性电解、质子交换膜（PEM）和固体氧化物电解（SOEC）工艺。 纯化后可满足合成氨原料氢气的质量要求。
氨合成技术
Haber-Bosch电化学系统制备绿色氨
目前，全球绿色氨制备方法大多为：基于Haber-Bosch电化学系统，利用绿色氢气和氮气合成绿色氨。 绿色氢气是使用在碱性水介质或质子交换膜或固体氧化物介质中工作的电解槽产生的。 这些电解槽利用太阳能、风能和潮汐能等可再生能源产生的电力生产绿色氢气。 合成氨的反应仍在合成塔内高压环境下完成。 氮气和氢气混合并压缩，从塔上部进入合成塔。 混合气体经过合成塔下部的换热器后，温度升高，进入放置催化剂的接触室。 在接触室中，部分氮气与氢气反应合成氨，氨与氮气混合。 氢氨混合气经换热器离开合成塔。 混合气体必须经过冷凝器使氨液化，从而分离出氨。 氮氢混合气体经压缩后再次送入合成塔，形成循环，节省原料。
四烷基膦酸酯电化学法
2021年6月，一家澳大利亚公司采用了一种新的电化学方法来生产氨，可以显着减少与当前哈伯-博世工艺相关的温室气体排放。 该方法使用类似于锂电池的电解质电池来产生氨气。 该方法利用可再生能源电解从空气中分离氮气，将其还原生成氮化锂，从水中分离氢气，将其电氧化还原生成氨。 这意味着氨可以成为完全的“绿色生产”。 使用四烷基膦酸酯代替乙醇。 该阳离子可以稳定地进行去质子化-再质子化循环，并提高介质的离子电导率。 表示已获得 250 万美元资金以扩大该技术的商业用途。
绿色合成氨新工艺
低温低压合成绿色氨
2022年3月，以色列能源公司宣布，与当今世界普遍使用的传统氨生产工艺相比，他们可以在极低的温度和压力下直接从水中生产绿色氨。 该公司开发基于零排放碱性电池和绿色氨技术的电源解决方案，让不间断电力帮助世界从柴油动力转向清洁能源动力。 随后，日本技术提供商TDK宣布计划继续投资和开发创新的零排放绿色氨合成项目。
氨脱氢技术
传统氨分解制氢
传统的氨分解变压吸附制氢工艺可分为氨分解和变压吸附纯化两部分。 液氨经预热器蒸发成气态氨，然后在一定温度下通过装有催化剂的氨分解炉，氨分解成含75%氢气和25%氮气的氢氨混合物。 响应是：
当分解温度约为650℃~800℃时，分解率可达99%以上。 分解后的高温混合气冷却至常温，进入变压吸附系统。 其中，用于氨催化分解的催化剂主要为负载型催化剂，包括以钌（铱、铂等）为代表的贵金属负载型催化剂和以铁、镍为代表的过渡金属催化剂（钴、钼等） 。 、合金催化剂、碳化物催化剂和氮化物催化剂等。虽然钌基催化剂具有最高的催化活性，但其较高的成本限制了其在工业中的广泛使用。 廉价的镍基催化剂活性仅次于钌、铱和铑，与贵金属相比，镍的工业应用范围更广。
利用吸附剂在常温和两种不同压力下对原氢气中其他成分吸附能力的差异，可以一次性去除氢气中的多种杂质成分，其中包括少量未分解的NH3和杂质水。 分解后的混合气体引入二塔变压吸附塔进行变压吸附。 吸附剂采用某种类型的分子筛。 吸附塔内的分子筛可同时去除杂质水分和残留氨。 分解混合物首先从1号塔底部进入塔内，在塔顶得到较高纯度的氢氮混合物。 同时，2号塔在常压下减压解吸。 部分产品气体进入缓冲罐直至压力平衡。 两塔交换运行后，2号塔吸附，1号塔解吸，工作和再生交替进行，保证连续生产，如此循环。 在净化循环过程中，始终有一个吸附塔发出混合气体（H2/N2=3:1）以供后续工艺使用。
二塔变压吸附净化装置流程图
传统氨脱氢对设备要求高，压力要求严格。 该工艺消耗能源较多（650~850℃），设备建设投资也较大，经济适用性低于新技术。 工业中使用的重金属催化剂极易造成环境污染。
电化学电池中的氨脱氢
2021年1月28日，西北大学和加州一家能源初创公司的研究人员开发出一种高效且环保的方法，将氨转化为氢气，并将这项新技术发表在《焦耳》杂志上。 这项技术突破克服了从氨水中生产清洁氢气的几个现有障碍。 Haile 的团队构建了一种独特的电化学电池，其带有集成了氨分解催化剂的质子交换膜。 氨首先遇到催化剂，将其分解为氮气和氢气，然后立即转化为质子，然后质子被电力驱动穿过电化学电池中的质子传导膜。 通过连续提取氢气，反应继续进行。 氨裂解产生的氢气可用于燃料电池。 该研究得到了美国能源部高级研究计划局和国家科学基金会的支持。
新型低温氨分解制氢技术
2021年12月，福州大学蒋立龙研发团队实现了新型低温“氨分解制氢”催化剂的产业化，探索了颠覆性的以氨为氢能源载体的高压储氢方法，奠定了基础开发“氨分解制氢”。 “氢”绿色能源产业奠定了坚实的基础。该技术具体为一种氨分解制氢催化剂、其制备方法及其在电极中的应用。该催化剂包括活性组分和载体。活性组分为钌和/或载体为钡基钙钛矿、氧化锆基稀土金属氧化物、氧化铈基稀土金属氧化物和镓酸镧基钙钛矿中的至少一种。催化剂的系数与电极材料的系数接近，解决了催化剂和电极受热容易分层的问题；该催化剂是在载体上负载钌和/或镍活性组分而制备的，具有更好的催化作用。此次，福州大学、北京三聚环保公司、紫金矿业集团将投资约2.67亿元成立合资公司，新公司将投资约3000万元购买福州大学的技术。服务。 三个合作方将进一步聚焦我国氢能产业化发展中存在的“卡脖子”问题。
参考资料：同氢能源细分赛道⑩~绿氨：基本概念-知乎()