Review of Materials Research · 2026
部分裂解氨工业供热的材料与系统设计
Partially cracked ammonia as a carbon-free fuel for high-temperature industries: A material-centric review
部分裂解可将易储运的氨转化为更易燃烧的氨氢燃料，为高温工业供热提供新选择。综述从材料与系统协同设计出发，讨论走向工业应用的关键挑战。
研究动机
高温工业炉窑不仅需要足够的热量，还依赖火焰的辐射、对流和工艺调控。氨便于储运且燃料本身不含碳，但直接燃烧存在点火、稳定性与NOₓ控制难题。部分裂解可产生氢气以改善燃烧，同时引入催化剂、设备材料与系统集成的新要求。
研究方法
这是一篇文献综述。文章先梳理氨部分裂解的热力学、动力学及混合燃料燃烧特性，再评述裂解催化剂与反应器、烟气脱硝材料和高温结构材料，比较其适用环境与局限，并归纳工业循环运行和多因素耦合条件下尚缺少的验证数据。
主要结论
- 裂解率并非越高越好，应综合平衡稳焰、裂解耗热、回火风险、NOₓ、氨逃逸与系统复杂度；工业供热的目标是可控富氢，而非一味追求完全裂解。
- 氨燃烧烟气的高湿度、残余氨及潜在杂质，会使脱硝催化剂同时面对水热老化、中毒和沉积。综述指出，单一或简化气氛测试不足以评价实际服役性能。
- 结构材料可能同时经历氮化、氢相关损伤、蒸汽氧化及耦合腐蚀。文章提出在真实气氛、热循环和应力条件下开展长期评价，并协同选择催化剂、反应器与防护材料。
论文信息
Review of Materials Research · 2026 · 2 · 100293
论文来源（DOI）