航運(yùn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型：氨燃料的應(yīng)用與安全監(jiān)測

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航運(yùn)業(yè)是全球經(jīng)濟(jì)和國際貿(mào)易的支柱。全球超80%的貿(mào)易運(yùn)輸量通過航運(yùn)完成。在所有的貨物運(yùn)輸方式中，航運(yùn)的運(yùn)力最強(qiáng)，也最經(jīng)濟(jì)。20世紀(jì)50年代以來，重油 (HFO) 憑借其廣泛的供應(yīng)及價格優(yōu)勢成為航運(yùn)業(yè)最重要的燃料，但大量重油燃燒卻也造成了難以估量環(huán)境代價。
雖然傳統(tǒng)的重油（HFO）燃料雖然具有廣泛的供應(yīng)和價格優(yōu)勢，卻對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，國際海事組織（IMO）制定了逐步減少溫室氣體排放的戰(zhàn)略，在航運(yùn)業(yè)尋求環(huán)保燃料的進(jìn)程中，氨已脫穎而出，成為一種極具前景的替代方案。

氨NH3的基本特征與制備方法NH3 是由 N 原子和 H 原子組成的化合物，分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。NH3 在常溫常壓下是一種無色、有刺激性且有毒的氣體。它的摩爾質(zhì)量為17.03g/mol，密度低于空氣，沸點(diǎn) -33.3°C，熔點(diǎn) -77.7°C。在 8.6 公斤壓力下，NH3 在室溫下為液態(tài)。長期以來，無水液氨 (Anhydrous Ammonia) 一直作為大宗商品參與全球貿(mào)易和運(yùn)輸?；噬a(chǎn)是無水液氨最主要的用途。另外，無水液氨在制冷、水處理、化學(xué)合成及食品加工等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
氨NH3的類型灰氨：使用傳統(tǒng)化石能源（天然氣和煤）制成，目前我國主要以灰氨為主，其生產(chǎn)過程中的碳排放量最大，國內(nèi)氨市場需求廣闊，在綠色可持續(xù)發(fā)展政策要求下我國未來合成氨市場將持續(xù)以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為主；
藍(lán)氨：生產(chǎn)原料氫由化石燃料提煉而來，但提煉過程可以捕獲并儲存二氧化碳的排放，可以減少對氣候的負(fù)面影響，被認(rèn)為是一種環(huán)保材料；
綠氨：通過風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電所產(chǎn)生的綠電電解水產(chǎn)生氫氣，再由空氣中的氮?dú)夂蜌錃夂铣砂?，綠氨全程以可再生能源為原料進(jìn)行制備，可以真正做到可持續(xù)全程無碳，未來發(fā)展前景巨大。

氨作為船用燃料的優(yōu)勢隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，傳統(tǒng)的重油（HFO）燃料逐漸被低硫燃油（VLSFO）、LNG、LPG、甲醇等替代燃料所取代。然而，這些替代燃料仍然存在碳排放或其他環(huán)境影響問題。相比之下，氨燃料具有以下優(yōu)勢：

環(huán)保效益高。氨不含碳分子，在發(fā)動機(jī)中燃燒時不會產(chǎn)生二氧化碳，可以顯著減少溫室氣體的排放。同時，氨來源豐富且制備技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以利用風(fēng)能和太陽能等可再生能源進(jìn)行生產(chǎn)制備。

體積能量密度較高。在液態(tài)下，單位體積的氨燃燒產(chǎn)生的熱量要比氫燃料高出近50%。據(jù)悉，氨可以在1MPa左右的加壓罐中或在-34℃左右的低溫罐中儲存。這可以在保證燃料充足的同時，幫助遠(yuǎn)洋船舶提高船體空間利用率。

運(yùn)輸成本低。當(dāng)氨以液態(tài)被使用時，儲存和輸送系統(tǒng)無需過于復(fù)雜，僅需對常規(guī)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行微小改動，改變壓縮比和更換耐腐蝕的管線即可，這大大降低了運(yùn)營成本。

氨燃料的應(yīng)用安全盡管氨燃料具有顯著的環(huán)境效益，但其毒性和安全性仍然是重要的考量因素。
空氣中過量的氨氣會直接刺激人的眼睛和皮膚。其次，氨氣會通過呼吸道進(jìn)入并危害人體。此外，NH3 易溶于水，人也有可能通過接觸或飲用含 NH3 的水而中毒。無論作為貨物運(yùn)輸還是燃料，無水液氨泄漏造成的氨氣濃度超標(biāo)對船上人員都相當(dāng)危險。因此，相關(guān)船舶上都必須安裝氨氣氣體濃度監(jiān)測裝置，并能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)時傳回安全保護(hù)系統(tǒng)以做出反應(yīng)。
針對氨氣氣體濃度監(jiān)測，工采網(wǎng)推薦英國Alphasense的氨氣傳感器NH3-AF、NH3-B1和日本Figaro的FECS44-1000氨氣傳感器 。

氨氣傳感器NH3-AF是電化學(xué)氣體傳感器，線性輸出，精度和穩(wěn)定性高，氨氣檢測范國：0-100ppm,廣泛應(yīng)用于化工，制冷等領(lǐng)域。
電化學(xué)氨氣傳感器NH3-B1氨氣傳感器NH3-B1主要用于檢測大氣中氨氣的濃度，NH3-B1是四電極電化學(xué)氨氣傳感器，線性電流輸出，信號易于處理，靈敏度高，適合應(yīng)用于惡劣環(huán)境.
Figaro的氨氣傳感器FECS44是獨(dú)特的電化學(xué)原理NH3傳感器。它最引I人注目的特點(diǎn)是受H2S的干擾小，暴露在NH3中卓越的耐用性和獨(dú)特的防漏液結(jié)構(gòu)。這些特性使得傳感器在NH3檢測儀和測儀更好的應(yīng)用。
氨燃料作為一種潛在的碳中和燃料，有望在航運(yùn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。它不僅有助于減少溫室氣體排放，還能避免傳統(tǒng)化石燃料帶來的其他環(huán)境問題。然而，氨的毒性和安全性需要特別關(guān)注，采用先進(jìn)的氨氣傳感器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測是確保安全的關(guān)鍵措施之一。