近日，亚洲海事安全局(EMSA)发布了“氨作为航运燃料的潜力”(OFASFUELIN)的报告。本栏目将相继刊发报告的详尽内容，以期为航运渗碳带来更多有价值的参考。
前言
海事行业面临着一些实质性挑战，主要是由日渐严格的二氧化碳排放和气候立法引起的。放眼层出不穷的技术和燃料解决方案，船舶设计方、建造商、船东和营运商都觉得氨(NH3)是一种潜在的常年燃料，可以较快地应用于市场，提供零碳或接近零碳的解决方案(整个使用过程(tank-to-wake)，有时则是全生命周期(well-to-wake))，并且无需考虑燃料的再生问题。
当下，即使使用氨作为航运燃料的经验并不充分，并且一些与氨有关的机械制造工艺(如底盘)也正在开发过程中，但陆上的石化和肥料工业在生产和使用氨方面早已具备丰富经验，这为推动其作为航运燃料使用奠定了良好基础。同时，液化气船运输氨的经验液态氨，以及《国际散装运输液化二氧化碳船舶构造和设备规则》(IGC规则)中对存储、分配、个人防护设备(PPE)等的具体规定，都对氨的使用提出了一些法定要求，以指导其在氨动力船上的应用。
但是，氨的毒性所带来的挑战和相关风险是巨大的。其实毒性可控，但也会降低船舶设计的复杂性(与其他常规和低闪点燃料和二氧化碳船舶的设计相比)，并且有可能限制将氨作为适用燃料的船舶。最终，氨可能被证明是一种更适宜应用于远洋客轮的解决方案，而非短途、客运或内河船舶。
通过研究氨目前的生产能力、监管情况、燃料贮存选择、供应和发电技术，并基于技术经济剖析和风险案例研究，本报告早已确定了使用氨作为燃料的主要挑战。
本报告还明晰了氨相对于其他低闪点燃料或二氧化碳的优势，剖析了制约其投入应用的技术和监管缺陷，并提出了促使其投入应用的激励举措。
1.航运业使用氨的现况
1.1氨的基本情况
氨是氮和氢的化合物，是一种广泛应用的商业物理品。同时，它也是许多物理和医药产品的构成要素，非常是充当着粮食生产的化肥。虽然氨在自然界中很常见，但其在浓缩状态下具有腐蚀性和毒性，一般以溶液（含氨量28%）或氢氟酸的方式进行商业交易。
目前，全球氨产值约为2.35亿吨，而全球航运业每年消耗的常规碎屑燃料和醇类燃料约为2.85亿吨(相当于约6.5亿吨氨)。
1.1.1氨的特点和生产
在大气湿度和压力下，氨是一种无色的二氧化碳，具有强烈的剌激性臭味。在较高的压力下，氨变为液体，更容易运输和贮存。
与其他可能用于航运业的燃料相比，氨的易燃性范围相对较窄。并且，它具有毒性，并且特别容易发生物理反应。
据悉，低含量的氨对耳朵、肺部和皮肤有剌激性；高含量的氨或则直接接触氨，就会立刻恐吓到生命。接触氨后出现的病症包括：呼吸困难、胸痛、支食道挛缩，最严重的是肺脓肿，此时组织液饱含脑部，造成呼吸衰竭。
假如高含量的氨接触到皮肤，会导致严重的物理刺伤；接触到耳朵，会引起剧痛、多泪、发红、结膜充血、虹膜和结膜重伤、青光眼和青光眼。短时间接触氢氟酸会造成皮肤发痒、肿胀、溃烂和冻疮。
因为这种毒性问题，氨被归类为危险物质，接触程度和接触时间在一些国家标准中有明晰规定，一般将容许接触限值(PEL)设定为50ppm(百万分之一)左右，建议接触限值(REL)设定为25ppm，并将直接害处生命或身体健康(IDLH)的限值确定为。
假如把氨作为船用燃料使用，毒性是最值得注意的安全隐患。
与其他碳溴化合物燃料和二氧化碳相比，氨发生火警和爆燃的风险有所增加，非常是在露天环境下，氨在干燥空气中的易燃区间为15.2%至27.4%。并且，在个别条件下，可能存在发生火警和爆燃的风险，因而毒性和火警/爆燃风险必须同时列入安全意识范畴。
当企图在底盘中燃烧氨时，会发觉它很难被燃起。燃起氨须要高燃点的能量，即引燃燃料或其他“热”源。氨还具有较高的起火气温和较低的十六烷值，因而在没有引燃燃料的情况下，使其在船上燃烧是有难度的。不过，许多燃料都可以作为引燃燃料使用。最佳的引燃源包括船用轻汽油(MGO)、船用重汽油(MDO)和二乙酯(DME)等；生物燃料和极贫煤燃料油(VLSFO)也是可选项。
据悉，氨与许多工业材料不相容。在有水蒸气存在的情况下，氨会与铜、黄铜、锌和其他合金发生反应并形成腐蚀，出现浅红色/米色。它还是一种酸性还原剂，可与酸、卤素和氧化剂发生反应。氨的这种特点给船上设备和气柜材料的选择带来了挑战。
氨的主要特点如下表1所示：
表1氨与MGO的主要特点对比
因为氨的生产过程与氢相同，因而有人会问氢是否可以代替氨直接用作船舶燃料呢。但是，要使用氢作为燃料，就必须以高度压缩的方式(250-)或液体方式存储，以降低其在船上存储所需的空间。可事实是，虽然在-253ºC的液体方式下，氢所占的空间一直是燃油的四倍左右。
据悉，液态氢须要储存在绝热的球状气柜中液态氨，以降低热量侵入，这就不得不占用更多空间。同时，当氢以液体方式在船上运输或储存在码头时，须要大量的能量来保证氢处于高温状态。而氢在运输过程中很可能会出现沸腾的情况，解决这一问题都会造成进一步的能量损失，这增加了使用氢作为船用燃料的总体成本效率。
所以，人们几乎一致觉得与氢相比，氨是一种首选的能源载体。它有着比氢更高的能量密度(按容积估算)，并且具有更高的沸点体温。当前正在开发的船用底盘也可以燃烧氨，其效率与氢燃料底盘相像。
这种事实，再加上与液态氢存储有关的困局，使氨更有机会作为一种船用燃料被广泛应用。据悉，借助成熟且高效的哈伯-博施法将氢转化为氨，形成的能量损失相对较低，这是氨成为船用燃料的另一个有利特性。