1. Носач на водород: Амонијакот (NH₃) содржи водород, којшто е клучна компонента во современите стратегии за чиста енергија. Амонијакот може да се разложи за да се ослободи водород, што потоа може да се користи во горивни ќелии или во мотори со внатрешно согорување. Ова го прави амонијакот потенцијално поефикасен метод за складирање и транспорт на водородот отколку во неговата чиста форма, бидејќи амонијакот е енергетски погуст и полесен за ракување.

2. Согорување: Амонијакот може директно да согорува во мотори со внатрешно согорување и гасни турбини со минимални модификации. При согорувањето амонијакот создава азот и водена пареа како негови примарни нуспроизводи, кои не придонесуваат кон емисијата на стакленички гасови. Сепак, оптимизирањето на процесите на согорување, со цел да се минимизира формирањето на азотни оксиди (NOₓ), кои се штетни загадувачи, е клучен предизвик.

3. Горивни ќелии: Амонијакот може директно да се користи во одредени типови на горивни ќелии, како што се горивни ќелии со цврсти оксиди (SOFC) и алкални горивни ќелии (AFC), за производство на електрична енергија. Со ова се избегнува потребата прво да се разложува амонијакот во водород и азот, што го поедноставува процесот на конверзија на енергијата.

4. Складирање и транспорт на енергијата: Амонијакот е полесен за складирање и транспорт отколку водородот. Веќе широко се произведува и дистрибуира за индустриски цели, што значи дека постоечката инфраструктура може да се прилагоди за енергетски апликации. Амонијакот се втечнува на релативно низок притисок или температура во споредба со водородот, што ја поедноставува логистиката за складирање.

5. Производство од обновливи извори: Амонијакот може да се синтетизира со користење на обновливи извори на енергија (ОИЕ) преку процеси како што е електролизата. Водата се разложува на водород и кислород со користење на електрична енергија од ОИЕ, а водородот потоа се комбинира со азот (од воздухот) за да формира амонијак. Овој процес, познат како производство на „зелен“ амонијак, резултира со гориво со низок јаглероден отпечаток, што може да се користи во различни енергетски апликации.

Севкупно, потенцијалот на амонијакот како носач на чиста енергија лежи во неговата способност ефикасно да складира и транспортира водород, неговата погодност за директно согорување и апликации во горивни ќелии и неговата компатибилност со обновливите извори на енергија за одржливо производство.

Сепак, предизвиците како што се контролирање на емисиите на NOx при согорување, како и развивањето на економски исплатливи методи за производство треба да се решат за целосно да се реализира неговиот потенцијал како чист енергиент.

Производство на амонијак

Водородот се комбинира со азот за производство на амонијак преку процесот на Хабер-Бош (Нобелова награда за хемија во 1918), што денеска е широко користен индустриски метод. Процесот се состои од следните основни чекори:

1. Подготовка на суровините: Суровините за синтеза на амонијак се водород и азот. Водородот обично се добива од природен гас (метан) преку процес наречен парно метанско реформирање (steam methane reforming - SMR) или пак од вода преку електролиза. Азотот се добива од воздухот преку процес наречен фракциона дестилација на воздухот, каде што се отстрануваат кислородот и другите гасови.

2. Услови за реакција: Синтезата на амонијак се одвива на високи температури (400-500°C) и висок притисок (150-250 bar) во присуство на катализатор на база на железо, често со промотори како што се калиум и алуминиум оксид за подобрување на ефикасноста на катализаторот.

Wärtsilä 25 Ammonia од финскиот производител Wärtsilä е првиот 4-тактен мотор за амонијак како гориво, комерцијално достапен во поморскиот сектор.

3. Хемиска реакција: Израмнетата хемиска равенка за процесот на Хабер-Бош гласи:

N₂(g)+3H₂(g)→2NH₃(g) (ΔH=−92.4 kJ/mol)

Оваа егзотермна реакција (со ослободување топлина) соединува еден молекул на азот (гас) со три молекули на водород (гас), при што се формираат два молекули на амонијак (гас). Волуменот на добиениот амонијак е двојно помал од волуменот на реактантите.

4. Процес на реакција:

- Мешање: Прочистените азот и водород во гасовита состојба се мешаат во соодветниот сооднос (1:3).

- Компресија: Гасната смеса се компримира до потребниот висок притисок.

- Загревање: Компримираните гасови се загреваат до температурата на реакција.

- Каталитичка реакција: Загреаните гасови поминуваат преку катализаторот од алфа-железо во реакторот, каде што се синтетизира амонијакот.

- Ладење: Реакциската смеса се лади за да се кондензира амонијакот во течност, додека неизреагираните азот и водород се одвојуваат и се рециклираат назад во реакторот. На тој начин, преку рециклирање на реактантите се максимира ефикасноста на поцесот.

Процесот на Хабер-Бош е енергетски интензивен (бара висока потрошувачка на енергија), главно поради високите температури и притисоци коишто се потребни. Во тек се напори за развој на поефикасни методи за користење на обновливите извори на енергија за производство на водород и истражување на алтернативни катализатори кои работат под помалку екстремни услови.

Wärtsilä 25 Ammonia од финскиот производител Wärtsilä е првиот 4-тактен мотор за амонијак како гориво, комерцијално достапен во поморскиот сектор.

Запаливост на амонијакот

Амонијакот е запалив гас, но има релативно тесен опсег на запаливост и бара специфични услови за запалување.

1. Опсег на запаливост: Амонијакот има опсег на запаливост од приближно 15% до 28% по волумен во воздух. Ова значи дека може да формира запалива смеса со воздух само кога неговата концентрација е во овој опсег.

2. Температура на самозапалување: Амонијакот има висока температура на самозапалување од околу 651°C. Ова значи дека бара релативно висока температура за запалување без надворешен пламен или искра.

3. Карактеристики на согорувањето: Кога амонијакот гори, тој произведува азотен гас (N₂) и водена пареа (H₂O) како главни продукти на согорувањето. Сепак, согорувањето на амонијакот во присуство на кислород може да произведе и азотни оксиди (NOx), кои се загадувачи.

4. Безбедносни аспекти: Иако амонијакот е запалив, неговата висока температура на запалување и тесниот опсег на запаливост го прават помалку веројатен да се запали во споредба со почесто користените горива како бензинот или природниот гас. Сепак, потребни се мерки на претпазливост при ракување и складирање на амонијакот за да се спречат протекување и случајно запалување.

Севкупно, иако амонијакотот е запалив под одредени услови, неговите својства го прават помалку опасен во однос на запаливоста, во споредба со многу други горива. Сепак, потребни се соодветни мерки на безбедност за да се ублажат сите ризици поврзани со неговата употреба.