氢、氨、甲醇3种技术均兼具工业生产和能源利用双重功能属性。氢能的利用可以实现完全零碳，从理论上看是最为理想的绿色燃料和一些行业绿色升级的原料。然而，若要实现氢能产业的大规模应用，面临的挑战主要是低成本高效能的燃料电池技术和安全高效的氢气储运技术。

  首先，因氢气体积能量密度较低，需35～70兆帕的高压储运，导致氢气的储运成本高；其次，根据我国2019年发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预计，2050年我国将建成1万座加氢站，按每座加氢站1500万～3000万元的建设成本估算，需投入高达1500亿～3000亿元，基建成本高；再者，2019年在挪威、韩国等国家20天内连续发生的三起因氢气储罐泄露引起的爆炸事故，暴露了氢气易燃易爆、本质安全性弱的缺点。因此，要突破氢能产业发展的瓶颈，亟需结合中国能源及产业结构特点，发展成熟、安全、高效的特色储运氢的路线及其配套产业链。

  在此背景之下，氨、甲醇均兼具原料和燃料双重属性，两者可通过氢气原料制备而成，也可通过催化裂解重整技术获得高纯度氢气，为突破氢能储运和利用瓶颈提供了有效可行的解决途径。

三种技术作为燃料物质的性能对比

  下表为几种常见燃料物质的主要性能参数。可以看出，氢气的密度要远小于其他几种物质，即使考虑液化过程，氢的压缩和储运效率也要远远低于其他几种物质。更为重要的是，氢的液化温度极低，一般需达到零下 252.5摄氏度，甚至接近绝对零度（零下273摄氏度），其液化极为困难。相比之下，氨气仅在零下33.4摄氏度就可以被液化，而甲醇在常温下为液态，不需要额外液化处理即可储运。因此，与氢相比，氨气和甲醇可以更便捷、高效地进行储运。

  作为燃料时，氢气具有远超其他燃料的质量比热值（143每千克兆焦），但由于氢气的密度实在过低，其单位体积的热值并不占优势。而宽泛的爆炸极限也会导致氢气利用时存在较大的安全隐患。上述问题造成将氢气用于交通、分布式发电等领域时，存在能量储存密度问题。

  不过氨和甲醇作为燃料也存在各自的问题。氨的爆炸极限范围窄，因此安全性更好。但氨燃点温度高达651.1摄氏度，更为重要的是氨的点火能量高达680兆焦且燃烧缓慢，导致氨在燃烧时非常容易发生断燃现象，造成纯氨的燃烧利用非常困难，相关利用暂时处于研究和示范阶段。

  相比之下，甲醇在燃点和点火能量方面更具优势，能够维持稳定燃烧，但甲醇中氧含量较高，导致单位热值较低，因此利用时需消耗更多的燃料。目前甲醇主要用于小型航模、遥控车等方面的动力来源，在大型燃烧、动力设备上应用有限。相比于氨，甲醇的直接燃烧技术开发利用在当前技术水平下更加容易实现。

三种技术作为非燃料物质的性能对比

  作为广泛应用的工业原料，氨和甲醇分别具有各自的应用方向：氨的应用主要为农药（氮肥）、硝酸合成、纯碱生产，也可应用于制药、塑料、染料生产，工业制冷等；甲醇的应用主要为甲醛、树脂、塑料、醚类化合物、防冻液等。由此可以看出，氨和甲醇分别有各自的应用范围，二者交集和差异主要体现在促进氢能储运方面。

  作为氢能的载体，无论是合成还是分解制氢，氨的反应条件都要比甲醇要求更高（反应温度、压强等），因此能耗也更高。氨的最大优点有2个：一是效率高，通过氨气实现氢能的总转化效率可以高达90%以上；二是要求低，只需要解决绿氢来源即可实现绿氨的合成和氢储运。相比之下，甲醇虽然合成温度、压强更低，但除了绿氢来源问题，还需要解决二氧化碳的来源问题。而利用甲醇催化重整制氢同样会造成碳排放，因此二氧化碳捕集技术对于甲醇合成极为重要。

  目前，绿色甲醇示范项目多是分别采用绿氢或二氧化碳捕集开展甲醇合成生产。在无二氧化碳排放的要求下，相比于甲醇，利用氨促进氢的储运和应用是当前技术条件下更加容易实现、效率更高的方式。

三种技术的未来发展

  氢能可以适应长时间、远距离的储存运输，实现能源的跨地域转移，解决我国能源资源分布不均的问题；通过电解水制氢，可以将丰富的可再生能源资源转化为工业、交通等领域需要的燃料或原料，打破行业壁垒，实现能源的跨领域转移。在未来能源系统中，氢能的关键作用首先体现在提高系统灵活性方面，即通过“电-氢”转换制备绿氢，解决可再生能源的消纳问题，其次是将绿氢应用于工业、建筑、交通等部门，替代传统化石原料或燃料，解决行业脱碳问题。

  绿氢主要来源集中在可再生资源丰富的“三北”及西南地区，而经济发达的东南地区是重要的用氢需求地。要发挥氢能在未来能源体系中的关键作用，首先要解决其从资源中心到负荷中心的大规模输送问题。而现在技术成熟的高压气态输氢技术在200公里以上的长距离运氢不具备经济性上的优势，管道输氢和液态储运技术又暂未能达到大规模使用要求。因此利用氢气合成氨、甲醇等可以通过化学反应储氢的化工产品是促进氢能储运、应用和降碳的重要手段。

  氨和甲醇都是已经得到广泛应用的重要工业、化工产品和原材料，在“双碳”目标背景下，有储运便利、产业成熟、利用范围广等优点。氨和甲醇燃料有望作为新型绿色燃料和原材料，促进氢能的储存和利用，并在交通运输、电力供应等领域具有节能、减碳潜力。

  但应注意的是，氨和甲醇的理化性质存在较大差异，用作燃料时的性能也不尽相同。因此二者在促进氢能利用和降低碳排放的效果方面也存在一定差异。二者面临的技术难点和主要发展方向如下表所示。

  相比之下，绿氨的生产仅需以绿氢替代灰氢即可实现，而绿色甲醇的生产及制氢还需要结合碳捕集技术。因此绿氨生产更为直接，且更容易实现绿氢的高效储运而不涉及碳排放。不过氨具有较大毒性且燃烧速率较为缓慢，因此在利用氨作为能源时要注意安全问题，并重点关注氨的持续稳定燃烧技术。而将氨作为氢能储运载体时，要重点开发能耗更低的氨裂解制氢催化剂，提高氢气储运效率。

  在甲醇利用时应注意，甲醇对橡胶和部分金属具有腐蚀作用，因此在利用甲醇时要针对性开发耐甲醇腐蚀的材料技术，并对现有的设备材料进行升级改造。与氨技术相比，甲醇在利用时依然容易有碳排放产生，因此需要结合二氧化碳的捕集、利用技术，开发零碳甚至负碳的“甲醇+二氧化碳技术”联用，如将甲醇用于树脂、塑料等生产后达到“固碳”作用，实现全过程的负碳排放。在促进氢能储运方面，虽然甲醇制氢目前的转化效率略低于氨，但甲醇的生产和重整制氢工艺条件比氨要求低（温度、压力等参数），因此单位能耗和总能源利用效率有望达到更佳水平。

  因此，氨和甲醇在促进氢能储运方面各有利弊，二者利用自身性质推动行业实现脱碳各具优势。在“双碳”工作实施过程当中应统筹考虑，使其起到相辅相成的作用。