Все ширше приймається теза про те, що аміак у майбутньому відіграватиме ще більш важливу роль, оскільки його також можна використовувати як відновлюване джерело енергії. Серед можливих застосувань в даний час відбуваються значні зрушення у галузі вантажного транспорту, виробництва електроенергії та спільного зберігання енергії. Якщо його виробляти у достатній кількості, транспорт на основі аміаку може стати важливим елементом для задоволення енергетичних потреб усього транспортного сектору рідким паливом, згідно з новою статтею журналу Joule.

економіки

Для цього економіка, яка базується на аміаку, повинна пройти кілька поколінь технологічного розвитку. Використовувані в даний час технології, засновані на так званому процесі Габера-Боша, представляють перше покоління, подальший розвиток якого дасть друге. Очікується, що технології третього покоління не відповідають поточному процесу, а також передбачається отримання аміаку шляхом прямого електрохімічного відновлення азоту. Однак, як свідчать поточні дослідження, шлях до технологій третього покоління приховує велику кількість об'їздів. З цієї причини важливо проаналізувати альтернативні напрямки досліджень та проаналізувати можливість економіки на основі аміаку, що виробляється з відновлюваних джерел енергії, яка, як очікується, буде життєздатною в довгостроковій перспективі.

Розвиток технологій відновлюваної енергетики протягом останнього десятиліття дав зрозуміти, що широкому впровадженню цих технологій дедалі більше заважає неможливість управління та належного розподілу виробленої енергії. Хоча зберігання енергії на основі акумуляторів є рішенням в деяких випадках, воно не дозволяє використовувати значну кількість видобутої енергії "в іншому місці та в інший час" для дійсно великих обсягів (наприклад, транспорту) або порівняно з виробництвом енергії .

Для того, щоб видобута енергія транспортувалася у великих кількостях морем або трубопроводом, в ідеалі ми повинні мати можливість зберігати її у "рідкому" вигляді. З цієї причини дуже важливі процеси, за допомогою яких видобуту енергію можна легко, економічно ефективно, без забруднень і оборотно перетворити та відновити з рідких матеріалів з високою енергетичною щільністю. Технологічний прорив у цій галузі дозволить досягти значних успіхів у подальшій експлуатації відновлюваних джерел енергії.

В останні десятиліття, здається, з'являються деякі варіанти, такі як рідкий водень (H2), рідкі матеріали для зберігання органічного водню, різні процеси відновлення вуглекислого газу або розчини на основі аміаку (NH3). Кожен також має переваги та недоліки, включаючи ризики безпеки під час виготовлення та використання.

Зберігання енергії на основі аміаку приділяється дедалі більше уваги. При кімнатній температурі газоподібний аміак вже становить приблизно Його можна зріджувати під тиском 10 бар або охолоджувати до -33 градусів Цельсія. Завдяки промисловому застосуванню зберігання та транспортування рідкого аміаку вже можна вважати вирішеним завданням. Прибл. Хімічна промисловість виробляє 175 мільйонів тонн аміаку - для порівняння, річне виробництво зрідженого газу становить приблизно Це становить 300 мільйонів тонн - загальна вартість приблизно 70 мільярдів доларів. Аміак в основному використовується у виробництві добрив, а також він застосовується в хімічній промисловості для виробництва іншої сировини або для виготовлення вибухових речовин, але для останньої лише частка загальної кількості аміаку.

Ключем до виробництва аміаку в промислових масштабах є промисловий процес, відкритий Хабером та Бошем понад 100 років тому, який був ключем до розвитку сільського господарства, здатного утримувати сучасне населення і дав змогу розвиватися сучасній хімічній та фармацевтичній промисловості. Водень, що використовується в цьому процесі, отримується з вугілля або нафти. Водень повинен взаємодіяти з азотом, утворюючи аміак. Цей азот утворюється з повітря під час зрідження повітря. Основна реакція виробництва аміаку починається при температурі вище 400 ° C і при тиску не менше 200 бар, що робить обладнання, необхідне для виробництва, дорогим та надзвичайно енергоємним у роботі. Поточне виробництво аміаку відповідає за щонайменше 1,4% загальних викидів CO2.

В останнє десятиліття зростає попит на використання водню на основі поновлюваних джерел енергії в процесі Габера-Боша, який, наприклад, він також може бути отриманий електролізом води за допомогою сонячної або вітрової електрики. Такий аміак (за умови, що відновлювані джерела енергії також використовуються для виробництва азоту) може бути основою для вищезазначених програм зберігання та використання енергії, за умови, що витрати на повний цикл (виробництво та використання) є відповідними.

Аміак можна використовувати в промисловості кількома способами. Аміак відіграє ключову роль як матеріал для зберігання водню, оскільки аміак можна відносно легко та безпечно розкласти на його складові: азот та водень. Однак в останні роки все більше людей вивчає безпосереднє використання аміаку, навіть як паливо. Це може траплятися на вантажних перевезеннях (вантажних автомобілях, автобусах тощо), на суднах, а також у генераторах енергії, прямих аміачних паливних елементах, турбінах або навіть реактивних двигунах у літаках.

У цьому відношенні рідкий аміак міг би замінити поточні рідкі палива на основі вуглеводнів майже у всіх сучасних застосуваннях. Оскільки під час «спалювання» аміаку утворюються лише вода та азот, відпрацьовані гази залишаються вільними від вуглекислого газу. Завдяки цьому можна створити повністю безвуглецевий енергетичний цикл, створюючи можливість економії на основі аміаку.

Вищезгадана стаття Джоуля перераховує поточні та в даний час розробляються процеси виробництва аміаку, включаючи пряму електрохімічну реакцію відновлення азоту. Стаття також визначає перешкоди для широкого використання, включаючи особливості планетарного балансу азоту, поряд із можливими рішеннями. Розуміння цього є дуже важливим для широкого спектру застосувань, оскільки аміак, вироблений внаслідок людської діяльності, повинен вписуватися в цей цикл матеріалів на основі азоту.