综述：氨作为压缩点火发动机潜在燃料的生产与利用综合评述

这篇综述深入探讨了氨(NH3 )作为零碳燃料在内燃机(ICE)领域的应用潜力，系统分析了其生产方法（包括哈伯-博世工艺和电化学合成）、在压缩点火(CI)和火花点火(SI)发动机中的双燃料模式应用（40-60%柴油能量占比最优），以及面临的挑战（如NOx 排放和高温腐蚀）。研究强调氨凭借高氢储存密度(17.6 wt%)和成熟基础设施，有望成为氢能经济的绿色载体，但需解决燃烧效率提升和选择性催化还原(SCR)技术优化等关键问题。

　　

氨作为燃料的潜力与挑战

氨(NH₃
)因其零碳特性和高氢含量(17.6 wt%)，正成为替代传统化石燃料的研究热点。作为氢能载体，氨的液态存储仅需1.03 MPa压力，能量密度达12.71 MJ/L，远优于液态氢的苛刻存储条件。

生产技术的革新

哈伯-博世工艺仍是主流氨合成方法，但其依赖化石原料导致CO₂
排放。新兴的电化学合成和固态氨合成(SSAS)技术可将能耗降至7000 kWh/吨，且利用可再生能源电解水制氢，实现全流程零碳化。熔融盐电解质系统通过纳米Fe₂
O₃
催化剂，将产氨效率提升30%。

发动机应用性能

在压缩点火(CI)发动机中，氨需与柴油组成双燃料系统（40-60%柴油能量占比），以克服其高自燃温度(924 K)。实验表明，该模式下热效率接近传统柴油机，但NO_x
排放随氨比例超过60%而激增，因燃料氮转化为NO。火花点火(SI)发动机中，氨-汽油混合(70:30)可扩展可燃范围，但火焰速度仅12 cm/s，需优化点火策略。

关键挑战与解决方案

高温腐蚀问题需采用不锈钢部件替代铜合金；NO_x
控制依赖SCR技术，通过氨喷射将尾气转化为N₂
和H₂
O。值得注意的是，氨燃烧可能产生强温室气体N₂
O，其增温潜能是CO₂
的200倍。

未来发展方向

提升氨燃烧速率需开发新型催化剂，如钌基材料；低温SCR系统和石墨烯润滑剂可优化热管理。尽管氨燃料在重型机械和船舶动力领域前景广阔，但需建立从生产到应用的完整碳中和产业链，才能真正实现其环境价值。