ammoniakk (energibærer)

Artikkelstart

Ammoniakk (NH₃) er en fargeløs gass som har et høyt innhold av hydrogen og derfor er egnet som energibærer. Foreløpig er ammoniakk brukt som energibærer lite utbredt, men i den senere tid er det, som en del av «det grønne skiftet», lagt planer om å ta i bruk ammoniakk som drivstoff, særlig for fremdrift av skip.

Bakgrunn

Fossile energikilder som petroleum og naturgass vil etter hvert fases ut og må da erstattes med andre energikilder og energibærere. I den forbindelse er hydrogen foreslått som ny, miljøvennlig energibærer. Hydrogen har et høyt energiinnhold og ved forbrenning dannes kun vann, uten utslipp av klimagassen CO₂. Det gjenstår imidlertid mange teknisk/økonomiske problemer før hydrogen kan tas i bruk noen stor utstrekning. Et alternativ til hydrogen i ren form er å bruke ammoniakk som er hydrogen i kjemisk bundet form.

Egenskaper

Flaske med flytende ammoniakk

Av .
Lisens: public domain

Ammoniakk består av tre hydrogenatomer og ett nitrogenatom (NH₃). Det betyr at den til forskjell fra fossile brensler er karbonfri slik at det ikke dannes CO₂ når den forbrenner.

Både hydrogen og ammoniakk opptrer som gass under normale temperaturer og trykkforhold, men ammoniakk kan enkelt gjøres flytende ved hjelp av kondensasjon, og fylles på tanker. Ved romtemperatur vil ammoniakk kunne oppbevares under trykk som er under ti atmosfærer, og kan da transporteres med moderat trykksatte tanker. Når det gjelder transport og lagring, kan ammoniakk sammenlignes med LPG (propan). For at hydrogen i ren form skal gjøres flytende, må den kjøles ned til under 20 kelvin (–253 °C), noe som er en svært teknisk vanskelig og kostbar oppgave. Tabellen nedenfor viser noen karakteristiske data for sammenlignbare energibærere.

Flytende: Energitetthet Spes. energi Kokepkt.
Ammoniakk 12,7 MJ/liter 18,6 MJ/kg -33,4 °C
Hydrogen 8,5 MJ/liter 119,9 MJ/kg -252,87 °C
Propan 26 MJ/liter 46 MJ/kg -42 °C
Dieselolje 36,2 MJ/liter 43,1 MJ/kg 180–380 °C

Som det fremgår av tabellen har ammoniakk en høyere energitetthet enn hydrogen, som er en konsekvens av at én liter ammoniakk inneholder mer hydrogen enn én liter rent, flytende hydrogen. Den spesifikke energien er imidlertid større for hydrogen enn for ammoniakk. Lagring av ammoniakk vil likevel kreve tre ganger så mye plass som lagring av dieselolje.

Bruk av ammoniakk

Mulighetene for å omdanne ammoniakk til nyttbar energi er mange. Et alternativ er å bruke ammoniakk som hydrogenkilde. Hydrogen, som under transport og lagring er kjemisk bundet til ammoniakk, kan utvinnes lokalt for bruk i utstyr som er tilpasset hydrogen.

Ammoniakk kan også brukes direkte, for eksempel i en ombygd forbrenningsmotor, gassturbin eller i brenselceller, enten direkte eller indirekte. Det betyr at den kan fungere som drivstoff i biler, tog, båter og i industrielle prosesser.

I første omgang er det mest aktuelt å bruke ammoniakk i tilknytning til skipsfart. Over lange avstander er det behov for et drivstoff som kan lagres med høy energitetthet, noe som gjør batteridrift og trykksatt hydrogen uaktuelt. Løsning med flytende hydrogen anses å være for kostbar.

Produksjon av ammoniakk

Selv om ammoniakk ikke inneholder karbon, er den nødvendigvis ikke karbonfri. Hvordan ammoniakk produseres bestemmer hvor mye karbon som går med i hele livsløpet til ammoniakken. I dag er det vanlig å skille mellom tre kategorier ammoniakk, som angis med hver sin fargebetegnelse.

  • Grå ammoniakk: produsert fra naturgass.
  • Blå ammoniakk: produsert fra naturgass, men med CO₂-håndtering.
  • Grønn ammoniakk: produsert fra grønn hydrogen.

Dagens ammoniakkproduksjon er i hovedsak grå. Produksjonen skjer med Haber-Bosch-metoden der hydrogenet utvinnes fra naturgass ved hjelp av dampreforming. Karbonet i naturgassen blir da frigjort som CO₂. Hvis CO₂ blir tatt hånd om gjennom karbonfangst og lagring, kan ammoniakken karakteriseres som «blå». For at ammoniakken skal oppfylle kravene til å bli grønn, må hydrogenet som inngår utvinnes ved hjelp av fornybar energi. Det kan for eksempel gjøres ved elektrolyse av vann der medgått elektrisitet er produsert med fornybar energi som vind- og vannkraft.

Miljøproblemer

Bruk av ammoniakk medfører noen miljøulemper. Selv om ammoniakk er karbonfri, er det flere miljøproblemer knyttet til bruken av den. Den har en svært høy antennelsestemperatur, og kombinert med dets innhold av nitrogen leder det til utslipp av NOx. Dette er en giftig gass som er underlagt strenge restriksjoner. Teknologi for å løse dette problemet med katalytisk forbrenning er under utvikling. Utslipp av NOx kan også unngås ved å anvende ammoniakk direkte i en brenselcelle, noe som skal være mulig i en fast oksid brenselcelle (SOFC — Solid-oxide fuel cell).

Et annet problem med ammoniakk er at den er giftig og svært korrosiv. Dette krever at stoffet må håndteres etter særskilte prosedyrer, men rent teknisk er dette allerede løst ved dagens industrielle bruk av ammoniakk.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg