“2021国际大湾区充换电论坛”于2021年11月20日在中国进出口商品交易会展馆B区11.2馆论坛区举办，活动邀请了澳大利亚工程院院士程一兵先生出席活动并发表演讲。
演讲嘉宾：程一兵
程一兵，1953年生于武汉市，澳大利亚工程院院士，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室国家特聘教授，澳大利亚Monash大学材料科学与工程系终身荣誉教授（Emeritus Professor）。
以下是程一兵院士演讲实录：
大家好！我是广东佛山仙湖实验室和武汉理工大学两个单位工作的程一兵，我今天讲的题目跟今天的换电不是直接关系，但是也是属于新能源，主要讲的是我们在广东佛山仙湖实验室开展的一些工作。我讲的题要大概是这样的，主要是介绍一下氢能和氨能作为无碳燃料应用方面目前的一些进展，大家知道双碳达标是我们目前新能源发展的最大驱动力，主要是减少排放，从目前排放的比例来看，二氧化碳排放里面占比最大的一个是发电和供热，一个是运输，这两个是占比最大的，当然还有制造业。
在供热这块，我们看一看，工业上需要的热源占有量是非常大的，主要是在发电这块，如果是低温的热源，400度以下的，我们可以通过光伏、清洁能源来提供热源，但是在400度以上的高温热源，我们是必须要依靠燃料来提供的，这里面就涉及碳的问题，国际的研发趋势是采用氢能和氨能来作为高温的燃料技术，因为氢能燃烧以后产物是水，氨能产少的产物是氮气和水。
氢能大家比较熟悉，因为氢能作为一个清洁能源，大家有很多的信息，它是具有高热值、高能量转化，无毒性，完全可以可再生，是一种理想的清洁能源和零碳燃料，它可以把火箭推上去，就是靠燃烧，因此氢能，我不做过多的介绍。
我主要讲讲氨能，为什么讲氨能，因为氢能在储运方面是有一定困难的，为什么？因为氢能比较活跃，容易燃烧和起爆，氢能是元素周期表里面最小的原子，要把它装在一个密闭容器里面不是很容易，所以它的储运比较困难，而且比较困难做成液体的氢，要零下235度才能变成液态氢，所以它的储运有一定的问题。
国际上提出氨能的想法，绿氨是实现“双碳”达标的变革性技术，氨是世界上产量最大的无机化工产品之一，全世界年产1.8亿吨，市场价值700亿美元，大量应用于化肥、制冷剂、化工原料，氨能目前并不是一个完全不知道的新的东西，而是我们现在已经有完整的运输、储存和交易的规范，完全规范化了。目前把氨能作为一种新能源来考虑，主要是从两方面来考虑，第一个是可以做出氢的介质，第二个它是一个零碳燃料，这是目前大家的考量。
氨非常容易液化，做液化的氨只要室温下10个大气压，或者温度降到零下33度，它就变成液态氨，氨的储运已经完全市场化了，因此它在这个问题上没有很大的技术上的障碍。
下面我着重介绍一下日本在这方面做的工作，目前在氨的高温燃烧方面，日本是走在世界最前面的，它们从2014年开始就做了一个国家重大研发计划，叫SIP重大研发计划，其中有一个计划是能源载体，这个计划是2.5亿人民币，做五年，2014年到2018年。这个计划主要是研究三类的储氢载体，一个是液氢，把氢液化，第二个是氢的有机化合物，第三个载体是氨能，它评价这三个氢能的载体的制造、运输、储存和利用各方面的技术，所以日本在这方面做了大量的工作，这个课题2018年已经结束了，它里面取得了相当多的成果，而且参加这个研究的都是日本顶尖的大学和大的企业在里面做技术。
它用20%的氨和燃煤、煤粉混在一起做发电，氮氧化合物可以控制在200PPM，200PPM在中国已经满足了排放标准，日本也满足了它的排放标准。同时他们在氨的涡轮发动机，用氨来作为车载和传的动力方面，也做了大量的工作，这都是他们的一些成果，同时还把氨能来作为工业窑炉的燃烧，中国相当一部分的工业炉还在用煤，好的地方在用天然气，现在日本是在考虑用氨和氢的一种混合材料，和天然气的混合材料来做这样一些燃烧。
这是日本的一个短片，可以看看他们在这里面研究了氨怎么样点火，怎么样燃烧，从这个角度上可以看到它的燃烧性，在他们研发的基础之上确实做了很多工作，氨是非常难燃烧的，不太容易燃烧，这也是为什么氨能很安全，但是日本现在已经把它能够做到稳定燃烧，而且火焰的强度、火焰的速度都还是不错的。左边是天然气，右边是氨，可以看到它燃烧的一些特性。
从这样一些研究结果来看，日本在燃烧氨作为高温燃料方面，确实是做了相当一部分工作的。基于日本重大研发计划，日本政府在氢能的战略上做了一个重大的调整。今年4月，日本的经产省（经济产业省）提出氨能更适合作为燃料来实际使用，而且他们将把氨能作为优先使用，2050年日本达到碳中和，中国是2060年达到碳中和，对这点日本制定了一个长远的规划，到2030年达到一个什么目标，2050年达到一个什么目标，这都是几百亿、上千亿的市场，光日本就是这样的。如果全世界能做这样的应用，这个市场将是巨大的。
韩国在上个星期（11月16日）工商能源部发布了氨-氢发电新计划，韩国的工商部成立了氢-氨发电示范促进领导小组，是在工商部的下面成立的，它列出了很清晰的一步一步的目标，2024年要完成研发，2027年达到20%的氨和煤粉的发电，2030年氨能的发电站全国发电量达到3.6%，全韩国43个煤电厂中有50%以上的煤电厂，它规定要用氨能和煤粉的混合燃烧来发电，2050年达到氢能的零碳发电，也就是百分之百的氢能发电，达到13.8%，百分之百的氨能发电达到21.5%，也就是说氢能和氨能的燃烧发电在2050年要达到34%，这个比例是相当高的。
制氢的路线大家很熟，我就不多介绍，氢能是可以通过电解水来制备的，氨能怎么制备呢？氨能目前的制备方法还是用传统的合成氨的方法，也就是说把氢气和氮气通过高温高压，400度的高温，40个兆帕高温高压来合成，合成氨是高能耗的产品，同时由于合成氨的氢是从石化产品里面来的，从煤和天然气里面来的，因此在这里面如果用传统的方法来制备氨，氨就不是一个绿氨，氨实际上是一个灰氨，因为在制氢过程中它的排放是相当大的。
目前在国际上，特别在澳大利亚，在氨能的发展是他们的主流发展，澳大利亚的氢能计划里面前五年着重发展氨，因为日本跟澳洲签订了协议，日本氨的使用主要从澳洲进口和从中东进口氨，澳洲制备氨是两个思路，一个思路就是用电解水制的氢来制备氨，这个氨就是绿氨，当然成本就好很快高了。第二个思路是蓝氨，就是用天然气制氢，用碳捕获来制备氨，这个氨是属于蓝氨，这个氨是目前最可行，而且马上就可以做的一件事情，这个对澳洲是比较合适的，因为它的地域比较大，做碳捕获很深脉有这个资源来做，所以澳洲在这块做的比较多。
澳大利亚在积极布局氨，在西澳，这个地方的光伏能源非常发达，天然气非常发达，这个地方是目前澳洲氨能的生产基地，直接目标是输运给日本和韩国。这是它用氨来做输运，一部分做化肥，一部分做燃烧，一部分裂解以后做成氢能来推动氢能汽车，因为氨的分解非常容易，现在是完全成熟的技术，而且分解的氢的纯度非常高，高热就可以了。
下面我做一个简单的小结，大家都知道氢能是最具有发展潜力的一个清洁能源，是可持续社会发展的动力和未来，目前正在引领一场新能源革命，事氢能和氨能都是最具有潜力的可以取代化石高温燃料的无碳燃料，因为化石燃料不光是一个排碳的问题，而且还有一个资源枯竭的问题，因此我们从现在就要开发一些可以作为零碳燃料的高温燃料，这两个部分，我们仙湖实验室两条主线，一个是氢能的发展，从制备到应用，一个是氨能的发展，从氨能的包括燃烧，都做一些研究。氨既可以作为储氢的一个介质，同时也可以是相对廉价的可再生的零碳燃料。
谢谢大家！