工業製造氨主要採用哈伯法製程,將氮氣與氫氣在400至500℃高溫及150至300 bar高壓環境下,藉由鐵系觸媒進行放熱反應合成 。近年氨因具備17.6wt%的高含氫量且易於液化(沸點-33°C),成為高經濟性的氫能運輸媒介 。液氨進口後需經由低溫常壓升溫氣化,再導入氨裂解反應爐 。裂解產出的初步氫氣純度約95.5% 。單純將氨轉化為氫的能效約為70%至85% 。
在國際技術發展方面,各家授權商正積極推進工業級示範 ,最新製程日處理量可達3,400噸氨氣(產氫470噸),並開發出適用於不同溫度區間的鐵-鈷與鎳基觸媒 。法國Air Liquide建置的每日處理30噸氨氣(產氫5至5.3噸)之先導廠,已成功運轉並驗證觸媒長期操作、高溫材料抗氮淬腐蝕以及高純度純化等核心技術 。德國thyssenkrupp Uhde則建設每日處理28噸氨氣、產氫5噸的示範廠 ,其與Hanwha Impact合作的複循環發電專案,預計透過熱電系統整合,達到每日產氫217噸並供應120MW發電能力 ,目前實驗廠產出氫氣純度已達99.97% 。瑞士Casale的MACH2技術則具備每日1,300噸的產氫潛力 。
台灣在基礎設施上,台肥於台中港擁有2座共4萬噸的液氨儲槽,規劃於2028年擴增儲量至8萬噸(年營運量200萬噸) 。技術實施現況上,台電規劃於2030年前在林口及大林電廠達成5%混氨發電示範,並已在興達電廠完成燃氣機組混氫10%一小時測試 。
綜合國際與台灣的發展現況,氨裂解製氫技術的技術成效與未來挑戰可歸納為以下核心要點:
- 反應器材質之氮淬挑戰: 反應器在高溫裂解環境下,必須克服氨分解產生的不穩定氮中間體所引發的「氮淬」腐蝕,以避免金屬脆化、晶界裂化、表層剝落及焊道失效等材料劣化問題 ,亦面臨氨燃料直接燃燒技術進步,以及石化與鋼鐵業低碳副產氫搶佔市場等潛在排擠效應 。
- 反應器材質之氮淬挑戰: 反應器在高溫裂解環境下,必須克服氨分解產生的不穩定氮中間體所引發的「氮淬」腐蝕,以避免金屬脆化、晶界裂化、表層剝落及焊道失效等材料劣化問題 。
- 多元布局模式與競爭變因: 技術實施依應用端需求區分為港區大型集中式、加氫站或發電廠分散式、以及載具船載攜帶式等三類布局 。技術推行除了受限於穩定且低成本的藍氨與綠氨供應源外 。