氨究竟能削减多少排放？
headline数字令人瞩目。2023年一项针对氨-柴油混合燃料船用发动机的研究显示，用氨替代天然气可使温室气体总排放量减少60%，二氧化碳排放量更是显著降低89%[1]。另一项研究发现，以氨为主燃料并辅以少量生物柴油引燃，可替代近70%的生物柴油能量，同时大幅削减二氧化碳、一氧化碳及未燃烧碳氢化合物排放[4]。2025年一项关于煤制油与氨双燃料发动机的研究表明，在适当的喷油正时下，低氨比例工况的一氧化碳排放显著下降[6]。这些结果虽源于受控发动机测试，却揭示了真实潜力：由于氨本身不含碳，它能大幅减少含碳排放。
问题何在？氨可能引发新的污染问题
主要权衡在于，燃烧氨会产生一氧化二氮（N₂O）和氮氧化物（NOx）。N₂O是一种强效温室气体——在一个世纪的时间尺度上，其温室效应约为二氧化碳的300倍——而NOx则会加剧雾霾和酸雨。在同一项实现二氧化碳减排89%的船用发动机研究中，N₂O排放成为了问题，其源于火焰传播缓慢以及气缸壁附近的火焰淬熄[1]。2023年的一项航运情景分析发现，如果到2050年氨成为主要船用燃料，二氧化碳排放量将下降40%，但二氧化碳当量排放（包括N₂O）仅下降22%——这一差异几乎完全由N₂O增加所致[5]。同一情景估算，仅在北海和波罗的海，氨的“逃逸”（未燃烧的氨泄漏）量就达930吉克[5]。因此，尽管氨消除了二氧化碳，但它也引入了必须加以管控的新型排放物。
氨在实际发动机中成功或失败的关键因素是什么？
氨本身难以燃烧——其着火温度高、火焰传播速度慢，且可燃空燃混合气的范围狭窄[2][7]。正因如此，几乎所有实用发动机都需要借助柴油、生物柴油或氢气等"引燃燃料"来点燃氨[1][2][4][6]。燃料的具体配比至关重要。在一项船用发动机研究中，仅使用8.5%的柴油（按能量计）与氨混合时燃烧效果不佳；将柴油比例提升至24%后，发动机运行良好，温室气体排放量降低70%[1]。发动机温度同样影响显著：2024年一项光学发动机研究发现，提高缸壁温度可大幅改善燃烧稳定性，减少一氧化二氮和未燃氨的排放，但会导致氮氧化物增加[3]。先进的喷射策略——例如在主燃烧后补充喷射燃料——可进一步降低氮氧化物和碳烟排放，同时促进氨的氧化[6]。因此，氨燃料的实际应用效果取决于对燃料配比、喷射正时及热管理的精细化工程调控。
关于这些来源
该回答基于7篇经同行评审的研究——发表于2022年至2025年间，其中3篇为2024年及以后发表，5篇发表于Q1期刊，累计被引用423次——这些研究是从10篇通过质量筛选的研究中选出的最相关成果，而该10篇研究又源自从超过5亿篇论文数据库中检索到的57篇文献。
本文引用的文献
氨/柴油双燃料船用发动机的性能与排放特性
在船用发动机中，从天然气/柴油切换至氨/柴油（柴油能量占比24%）可使温室气体总量减少60%，二氧化碳排放降低89%，但火焰传播缓慢导致的一氧化二氮（N₂O）排放成为关键挑战。
氨作为可持续燃料：综述与创新策略
一项综述指出，氨的高点火温度和缓慢火焰速度是其主要障碍，并强调双燃料策略和先进点火技术（如湍流射流点火）可作为解决方案。
壁面温度与进气温度对氨燃烧及排放影响的光学研究
在光学火花点火发动机中，提高壁面温度改善了燃烧稳定性，并减少了N₂O和NH₃的排放，但增加了NOx；进气温度主要影响火焰的早期发展。
在以氨为主要燃料的氨/生物柴油双燃料压燃式发动机中，使用氨对发动机性能和排放的影响
在双燃料压燃式发动机中，氨替代了69.4%的生物柴油能量，减少了二氧化碳、一氧化碳和碳氢化合物的排放，但氮氧化物有所增加；燃烧持续时间缩短了19个曲轴转角。
聚焦氨燃料的未来船舶排放情景
一项针对2050年航运情景的预测显示，若氨燃料得到广泛应用，二氧化碳排放量将减少40%，但由于一氧化二氮的排放，二氧化碳当量减排幅度仅为22%；据估算，北海和波罗的海的氨泄漏量达930千兆克。
后喷射策略对CTL-氨双燃料发动机燃烧与排放的影响
在CTL-氨双燃料发动机中，采用5-10%氨能量占比的后喷策略（喷油量8-12 mg，喷油时刻10-15°CA）可降低CO、NOx和碳烟排放，同时改善燃烧稳定性。
氨燃烧的自燃与火焰传播特性概述
对氨自燃及火焰传播特性的技术综述指出，点火性能差和火焰传播速度慢是主要挑战，并探讨了氢掺混及爆震发动机等增强策略。