氨制氢

常见的方法是氢经济如图5.2所示，包括以下步骤:在一些地点从一次能源生产氢气，氢气分配(基础设施尚未开发)，以及将氢气用于发电/推进的车辆上的氢气输送。我们在这里的目的是评估氢运输经济的两种不同布局在利用点(即车辆上)的单位质量氢的总成本。第一个布局刚刚介绍，并在图5.2中进行了说明。第二种布局是指氨气制氢的选择，稍后将介绍。

图5.2交通氢经济布局图。

为了进行初步分析，让我们假设氢是由液态水通过电解或热化学裂解产生的。相应的反应和相关的(理想)反应热为

H2o (/) ^ h2 +1/2 o2 + 286 mj

这里，在理想的情况下，每产生一kmol氢，就需要AHh o = 286 MJ/kmol H2的能量来分裂水分子。显然，由于存在缺陷，驱动这一过程所需的实际能量要大于理论能量。氢气生产出来后，需要储存在生产地的缓冲器中，然后在专门用于加压或低温氢气运输的车辆上充电，然后分配到加气站，最后交付给消费者车辆。在这个复杂的链条上，氢气的成本将与每个相的能量成正比地增加。我们稍后将研究配送成本，并讨论氢气输送的总成本。

我们现在介绍第二种替代方案，即合成厂生产氨而不是氢，然后在当地进行缓冲，然后分配到加油站，并在车辆上充电，在那里它被改造成氢热裂解氨分子的。该场景如图5.3所示。只需要从氨的HHV中提取12%用于重整。车上有足够的热量:最先进的H2ICEs效率为50-60%，最先进的燃料电池系统效率为60-70%;剩余的氢能以热的形式散失。因此，船上的改造过程是“免费的”。例外情况可以使PEM燃料电池系统在低温下被排斥的热量不适合用于氨裂解。在这种情况下(现在不做分析)，产生的氢有一小部分可以燃烧产生重整热。

图5.3氨氢经济运输布局。

此外，氨是通过成熟的Haber-Boch工艺从氢和氮中生产出来的。根据反应(5.1)，氢可以从水中获得(气化、热化学裂解水或电解)，而氮来自大气空气。为了得到与1mol氢相对应的氨量，必须考虑以下反应(理想情况下)

| h2o ^ h2 + 1/2o2 + 286 mj I h2 +13 n2 ^ 2/3 nh3 - 30.7 mj

因此，产生1摩尔嵌入氨的氢所需的能量是286-30.7 MJ或AH^ = 255.3 MJ /kmol H2。因此，在质量的基础上，NH3的成本超过H2的成本，可以估计成正比的能量为

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