В битве за достижение минимального уровня выбросов стало ясно, что единого решения проблемы не существует. Лучшие шансы заключаются в ускорении перехода на сочетание без- или низкоуглеродных технологий и альтернативного топлива.
Концепция водородной экономики была возрождена в 1990-х годах, когда резко возрос интерес к технологии топливных элементов. С тех пор выполнено много исследований топливных элементов, связанных главным образом с водородной технологией.
Однако существует ряд проблем с прямым использованием водорода в топливных элементах. Прежде всего, водорода в чистом виде не существует в природе. Кроме того, его нелегко хранить или транспортировать из-за его низкой плотности и небольшого размера молекулы.
В последнее время широкое распространение получила концепция аммиачной экономики. Как и водород, аммиак не содержит углерода и может быть получен с использованием любого источника энергии. Однако он имеет существенные преимущества перед водородом с точки зрения хранения и транспортировки. Аммиак можно сжижать при комнатной температуре при давлении 8-10 бар и хранить аналогично пропану, тогда как водород требует дорогостоящего криогенного хранения. Сжиженный аммиак содержит на 50% больше водорода по объёму, чем жидкое водородное топливо, он легко хранится даже в больших количествах в виде жидкости и может быть при необходимости «расщеплен» с использованием недорогих катализаторов для получения водорода.
Кроме того, аммиак обеспечивает более безопасное обращение и распределение, чем водород. Хотя он токсичен, его запах можно обнаружить даже при безопасных уровнях концентрации. Аммиак имеет более узкий диапазон воспламенения, чем водород, и фактически считается негорючим при транспортировке, тогда как водород горит невидимым пламенем.
Таким образом, аммиак в качестве энергоносителя может преодолеть одно из самых значительных препятствий на пути внедрения водорода – проблем хранения и транспортировки. По сути, аммиачная экономика может достичь тех же преимуществ, что и водородная экономика, но с использованием уже существующей инфраструктуры.
Аммиак может являться источником водорода для топливных элементов. Он содержит 17% водорода по весу, который может быть извлечен путем термокаталитического разложения или электроокисления. В качестве альтернативы аммиак можно окислять непосредственно в топливных элементах без необходимости использования отдельного реактора.
Водород имеет очень низкую плотность энергии (в расчете на объем) из-за его низкой плотности. Плотность энергии аммиака сопоставима с плотностью энергии сжатого природного газа и метанола, но ниже, чем у бензина и сжиженного пропана. Стоимость водородной энергии на единицу объема ниже, чем у аммиака, но водород хранит меньше энергии на единицу объема, чем аммиак. На единицу энергии аммиак является самым дешевым источником энергии и оценивается в 13,3 долл. США / ГДж.
Сегодня большая часть аммиака производится из природного газа. Расширение его производства из возобновляемых источников в целом и снижение затрат - в сочетании с водородом - будет иметь решающее значение для снижения вредных выбросов и повышения конкурентоспособности в сравнении с ископаемым топливом.
