什么是“綠氨”?一文說清

2026年是“十五五”開局之年，正是將宏觀“規(guī)劃圖”細化為可行“施工圖”的關鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業(yè)又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應鏈”“清潔低碳氫”等。這些術語并非空洞的概念，它們背后折射的是未來幾年科技突破、產(chǎn)業(yè)轉型與生活演進的真實方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進“綠氨”這個名詞。

什么是綠氨？

綠氨（green ammonia）是指利用可再生能源（如太陽能、風能、水力等）驅動的電解水制氫技術獲得“綠氫”，再通過低碳工藝（如改進的哈伯法）將綠氫與氮氣合成得到的氨氣（NH3）。其核心在于整個生產(chǎn)過程基本實現(xiàn)“零碳排放”，是傳統(tǒng)合成氨的清潔替代品。

圖1 綠氨產(chǎn)業(yè)鏈示意圖。圖源：參考資料[1]

綠氨的分類信息

綠氨的詳細解釋

氨（NH3）是一種無機化合物，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和能源領域。傳統(tǒng)氨生產(chǎn)主要依賴化石燃料（煤炭、天然氣）制氫，并通過哈伯-博世法（Haber-Bosch）合成，產(chǎn)品碳排放強度極高，以目前技術基礎核算每噸氨的合成需排放約2.4噸二氧化碳，占全球工業(yè)碳排放的1.8%。

為應對氣候變化，全球正推動“綠氨”技術—即利用可再生能源（風能、光伏）電解水制氫，再與空氣中的氮氣合成氨。綠氨生產(chǎn)過程近零碳排放，被視為實現(xiàn)“碳中和”目標的關鍵路徑之一。

綠氨的本質在于其“綠色”氫源。其生產(chǎn)鏈條可拆解為以下核心環(huán)節(jié)：

1. 綠色電力供應：利用風電、光伏、水電等可再生能源發(fā)電。

2. 電解水制氫 （green H2）：以可再生能源電力驅動電解槽（堿性電解槽、PEM質子交換膜電解槽、高溫固體氧化物電解槽SOEC等）分解水，產(chǎn)生高純度綠色氫氣。此過程是綠氨區(qū)別于傳統(tǒng)灰氨（化石燃料制氫）的關鍵，實現(xiàn)了氫氣生產(chǎn)零碳化。

3. 空氣分離制氮 （N2）：利用成熟工藝（如深冷空分、變壓吸附）從空氣中分離出氮氣。

4. 哈伯-博世法合成 （HB Process）：綠色氫氣（H2）與氮氣（N2）在高溫（400-500°C）、高壓（15-25 MPa）及鐵基催化劑作用下反應合成氨（NH3）。這是目前工業(yè)合成氨的絕對主流工藝，技術成熟但能耗極高。低碳化研發(fā)重點在于：優(yōu)化催化劑（提高低溫低壓活性）、利用可再生能源電力直接驅動壓縮供熱、開發(fā)溫和條件下的新型電化學/光化學合成路徑。

綠氨碳排放強度遠低于傳統(tǒng)氨，依據(jù)嚴格標準（如歐盟RFNBO），綠氨生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品的碳排放需低于特定閾值（通常接近于零），并需滿足可再生能源電力“額外性”（新建而非擠占現(xiàn)有綠電資源）和“時間/地域相關性”等要求。

綠氨的應用領域及發(fā)展前景

綠氨憑借其獨特優(yōu)勢，在多個關鍵領域展現(xiàn)出巨大潛力：

在海運領域：國際海運業(yè)（IMO）設定2050年凈零目標，綠氨以其無碳、能量密度顯著高于液氫（液氨體積能量密度≈12.7 MJ/L，液氫≈8.5 MJ/L）、儲運基礎設施相對成熟（已有全球氨貿(mào)易網(wǎng)絡）、燃燒不產(chǎn)生二氧化碳等特性，被視為最具潛力的零碳船用燃料替代品。

在電力領域：可助力電力系統(tǒng)靈活調節(jié)與零碳發(fā)電。在火電廠中摻氨或純氨燃燒發(fā)電，可有效降低碳排放，日本、德國等國正開展示范項目。綠氨還可作為大型燃料電池（如SOFC）的燃料高效清潔發(fā)電，其便于長期、大規(guī)模儲存的特性，使其成為解決可再生能源間歇性、實現(xiàn)季節(jié)性調峰的重要方案。

在農(nóng)業(yè)領域：作為傳統(tǒng)合成氨的綠色替代品，綠氨是生產(chǎn)“綠色氮肥”（如尿素、硝酸銨）的根本原料，從源頭降低農(nóng)業(yè)領域的碳排放足跡。

在工業(yè)領域：氨（NH3）含氫量高，儲運比純氫（尤其長距離、大規(guī)模）更具經(jīng)濟性和安全性，是理想的氫能載體，可通過成熟可靠的“氨裂解”技術按需高效、靈活制取高純度氫氣，為難以電氣化的鋼鐵、化工、重型交通等領域提供綠色氫源。同時，氨也是重要的綠色化工原料之一，作為基礎化學品，綠氨是生產(chǎn)綠色硝酸、己內(nèi)酰胺（尼龍原料）、三聚氰胺等眾多化工產(chǎn)品的零碳起點。

此外，業(yè)界也在探索綠氨在其他場景的應用可能，如，作為應急備用電源燃料、數(shù)據(jù)中心備用電源燃料，甚至航天推進劑等方向均在研究中。

綠氨的綠色應用難點

在綠氨實際應用中，目前存在以下亟須解決的問題。

第一，技術與經(jīng)濟層面：綠氫生產(chǎn)成本仍高于灰氫，電解槽、催化劑等關鍵設備依賴進口，需突破材料國產(chǎn)化和規(guī)?；圃?。在工藝穩(wěn)定性方面，風光發(fā)電波動性對綠氨連續(xù)生產(chǎn)構成挑戰(zhàn)，需發(fā)展柔性控制系統(tǒng)和儲能技術。此外，在安全風險方面，氨氣泄漏可能導致中毒和環(huán)境污染，需完善監(jiān)測系統(tǒng)（如電化學氣體檢測器、壓力傳感器）和應急響應機制。

第二，政策與市場層面：存在標準不統(tǒng)一的問題，國際上綠氨碳足跡核算標準（如歐盟RFNBO vs 中國綠氫/綠氨認定）存在差異，影響貿(mào)易互認。綠氨產(chǎn)業(yè)化需長期政策支持（如電價補貼、碳信用交易），但政策穩(wěn)定性受經(jīng)濟波動影響。存在國際貿(mào)易壁壘，CBAM（碳邊境調節(jié)機制）碳關稅可能抬高中國綠氨出口成本，需通過技術升級、統(tǒng)一認證和區(qū)域合作（如中歐綠色氫走廊）規(guī)避風險。

未來，綠氨的應用和發(fā)展需從以下幾個方面推進：

第一，技術突破方向：研發(fā)高效低成本催化劑（如鐵基、鈷基材料）、優(yōu)化柔性工藝、探索等離子體－電催化等新型合成路徑。

第二，產(chǎn)業(yè)協(xié)同布局：構建“風光制綠氫-綠氨-下游應用”一體化產(chǎn)業(yè)鏈，推動農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源領域協(xié)同發(fā)展。

第三，國際合作機制：在G20、APEC框架下推動綠氨標準互認，聯(lián)合開發(fā)“一帶一路”氫能項目，共享電解槽、儲氫技術等核心專利。

第四，金融創(chuàng)新支持：設立多邊綠氨基金，通過綠色債券、碳交易收益權質押等工具降低企業(yè)融資成本。

綠氨作為零碳能源載體和工業(yè)轉型的關鍵路徑，正從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。中國憑借豐富的可再生能源、完善的化工基礎和政策支持力度，有望在全球綠氨競爭中占據(jù)領先地位。未來，綠氨將不僅是“化肥原料”，更可能成為航運燃料、氫能儲運的基石，甚至重塑全球能源貿(mào)易格局。

參考文獻

[1] 溫都蘇，郝旭，張婧姝，等.“雙碳”背景下綠氨運輸市場分析及發(fā)展?jié)摿φ雇鸞J].油氣與新能源，2025，37（3）：9~16

策劃制作

作者丨李娜 中石化石油化工科學研究院有限公司主任師 高級工程師

審核丨郭莘 中石化石油化工科學研究院有限公司高級專家 高級工程師

責編丨楊楊 王夢如

審校丨徐來 張林林