Аммиак давно известен как сырье для производства удобрений и хладагент, однако сегодня он все чаще рассматривается как потенциальное топливо для низкоуглеродной энергетики. Исследователи Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН совместно с коллегами из чилийского Университета имени Федерико Санта-Мария проанализировали современные разработки в этой области и пришли к выводу, что одним из наиболее перспективных решений может стать сжигание аммиака в пористых средах. Результаты обзора опубликованы на ресурсе «Наука в Сибири».
Топливо без углерода оказалось не таким простым
Интерес к аммиаку связан с тем, что при его сгорании не образуется углекислота — основной парниковый газ. Кроме того, вещество содержит около 17,8% водорода по массе, а инфраструктура для его производства и транспортировки уже существует благодаря многолетнему использованию в химической промышленности. В отличие от водорода, аммиак можно хранить при комнатной температуре под невысоким давлением.
Однако у такого топлива есть серьезные недостатки. Аммиак воспламеняется хуже традиционных видов топлива, обладает низкой скоростью горения и требует значительных затрат энергии для запуска процесса. Кроме того, при его сжигании образуются оксиды азота, способные негативно влиять на окружающую среду. Аммиак ядовит, непреднамеренная утечка может вызвать крайне нежелательные последствия на больших территориях.
Пористые горелки для стабильного пламени
Авторы обзора отмечают, что использование специальных пористых материалов позволяет заметно улучшить характеристики горения аммиака. Такие структуры возвращают часть тепловой энергии обратно в зону реакции, благодаря чему повышается температура процесса, расширяются пределы воспламенения и возрастает устойчивость пламени. Также увеличивается плотность мощности установки.
При этом ученые подчеркивают, что существующие математические модели пока не всегда точно описывают происходящие процессы. Для практического внедрения технологии потребуется дальнейшее совершенствование механизмов моделирования и проведение новых экспериментов.
Новая энергетика — новые экологические вызовы
Исследователи напоминают, что аммиак остается токсичным веществом и требует строгих мер безопасности при хранении и транспортировке. Дополнительную тревогу вызывает возможное образование закиси азота (N₂O). Этот газ считается одним из наиболее мощных парниковых соединений: его потенциал воздействия на климат примерно в 300 раз выше, чем у углекислого газа.
По мнению авторов обзора, развитие так называемой «аммиачной экономики» должно сопровождаться не только технологическими инновациями, но и тщательным контролем воздействия на окружающую среду.
Глобальный контекст
В Японии уже проводились крупномасштабные испытания по совместному сжиганию аммиака и угля на коммерческой электростанции мощностью 1 ГВт. Замещение около 20% топлива аммиаком позволило снизить выбросы CO₂ примерно на такую же величину.
Аммиак рассматривается не только как топливо, но и как удобный носитель водорода, поскольку его проще хранить и перевозить, чем чистый водород.
В Нидерландах реализуется проект AmmoniaDrive, посвященный использованию аммиака в качестве топлива в тяжелом транспорте и морском судоходстве.
Человечество, решая проблему углекислого газа, должно быть крайне внимательно, чтобы не создать новую экологическую проблему, связанную с ростом выбросов азотных соединений.
Авторы обзора.
Недавно стало известно что компания Hyundai спустила на воду первое в мире судно на чистом аммиаке.
Источник: hi-tech.mail.ru