Пожарная безопасность применения аммиака как безуглеродного топлива для автомобилей и судов

Введение. Проведено обоснование необходимости проведения исследований в области пожарной безопасности применения аммиака в качестве моторного топлива. Актуальность статьи обусловлена необходимостью анализа мирового опыта использования аммиака для автомобилей и судов. Целью работы является аналитический обзор исследований в области пожарной безопасности объектов с использованием аммиака как моторного топлива. При этом основной задачей является выявление пробелов в результатах уже проведенных исследований и разработка предложений по дальнейшим работам.

Анализ исследований в области обеспечения пожарной безопасности применения аммиака в качестве топлива. Проанализированы публикации в международных журналах, посвященные решению проблемы пожарной безопасности использования аммиака для автомобилей и судов. Исследования в этом направлении ведутся во многих странах мира, хотя пока нет широкой практической реализации их результатов. До сих пор нет общепринятых международных стандартов, регламентирующих безопасность применения аммиака в качестве автомобильного и судового топлива, несмотря на наличие нормативов для промышленного использования этого газа. Отмечены нерешенные проблемы в рассматриваемой области (безопасные расстояния, системы пожарной автоматики, конструктивные решения и т.п.).

Выводы. Аммиак является перспективным видом моторного топлива для автомобилей и судов. Однако результаты работ, опубликованных в научной печати, свидетельствуют о недостаточной для широкого практического использования проработанности вопросов пожарной безопасности, в связи с чем представляется необходимым проведение дополнительных исследований.

1. Шебеко Ю.Н. Пожарная безопасность заправочной инфраструктуры транспорта на водородном топливе // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2024. № 33 (6). С. 56–66. DOI: 10.22227/0869-7493.2024.33.06.56-66. EDN BWDUBB.

2. Шебеко Ю.Н. Пожарная безопасность хранения и транспортировки водорода // Пожарная безопасность. 2023. № 1 (100). С. 17–26. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2023.110.1.001. EDN JBMKKQ.

3. Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н. Пожаровзрывобезопасность объектов водородной энергетики // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 2. С. 7–12. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-2-7-12. EDN FYZNQV.

4. Valera-Medina A., Xiao H., Bowen P.J., Owen-Jones M., David W.I.F. Ammonia for power // Progress in Energy and Combustion Science. 2018. No. 69. Pp. 63–102. DOI: 10/1016/j.pecs.2018.07.001. EDN VJIYIV.

5. Farhad S., Hamdullahpur F. Conceptual design of a novel ammonia-fueled portable solid oxide fuel sell system // Journal of Power Sources. 2010. No. 195 (10). Pp. 3084–3090. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2009.11.115. EDN NWUPYF.

6. Fournier G.G.M., Cumming I.W., Hellgardt K. High performance direct ammonia solid oxide fuel cell // Journal of Power Sources. 2006. No. 162 (1). Pp. 198–206. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2006.06.047. EDN KKRTNF.

7. Ma Q., Peng R., Lin Y., Gao J., Meng G. A high-performance ammonia-fueled solid oxide fuel cell // Journal of Power Sources. 2006. No. 161 (1). Pp. 95–98. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2006.04.099. EDN KKRVSN.

8. Comotti M., Frigo S. Hydrogen generation system for ammonia-hydrogen fueled internal combustion engines // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. No. 40 (33). Pp. 10673–10886. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.06.080

9. Jang H., Mujeeb-Ahmed M.P., Wang H., Park C., Hwang I., Jeong B. еt al. Regulatory gap analysis for risk assessment of ammonia-fueled ships // Ocean Engineering. 2023. No. 287 (2). P. 115751. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2023.115751

10. Egerer J., Grimm V., Niazmand K., Runge Ph. The economics of global green ammonia trade — “Shipping Australian wing and sunshine to Germany” // Applied Energy. 2023. No. 334. P. 120662. DOI: 10.1016/j.aplenergy.2023.120662. EDN KVLYQV.

11. Majaj K., Kupecki J., Malecha Z., Morawski A.W., Skrzypkiewicz M., Stanclic M. еt al. Ammonia as potential marine fuel : a review // Energy Strategy Reviews. 2022. No. 44. P. 100926. DOI: 10.1016/j.esr.2022.100926. EDN YVIVAU.

12. Hansson J., Mansson S., Brynolf S., Grahn M. Alternative marine fuels: prospects based on multi-criteria decision analysis involving Swedish stakeholders // Biomass and Bioenergy. 2019. No. 126 (33). Pp. 159–173. DOI: 10.1016/biomdioe.2019.05.008

13. Afif A., Radenahmad N., Cheok Q., Azad A.K., Shams S., Kim J.H. Ammonia-fed fuel cells : a comprehensive review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. No. 60. Pр. 822–835. DOI: 10.1016/j.rser.2016.01.120. EDN WUWWAD.

14. Rathore S.S., Fini D., Kulkarni A.P., Giddey S., Bismas S. Direct ammonia solid-oxide fuel cells : a review of progress and prospects // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. No. 46 (71). Pp. 35365–35384. DOI: 10.1016.2021.08.092. EDN CIVXOK.

15. Morlanes N., Katikaneni S.P., Paglieri S.N., Harale A., Solami B., Sarathy S.M. еt al. A technological roadmap to the ammonia energy economy: Current state and missing technologies // Chemical Engineering Journal. 2020. No. 408. P. 127310. DOI: 10.1016/cej.2020.127310. EDN QBPFXP.

16. Rivarolo M., Riveros-Godoy G., Magistri L., Massardo A.F. Clean hydrogen and ammonia synthesis in Paraguay from the Itaipu 14 GW hydroelectric plant // Chemical Engineering. 2019. No. 3 (4). P. 87. DOI: 10.3390/chemengineering3040087

17. Ishimoto Y., Voldsund M., Neksa P., Roussanaly S., Berstad D., Gardarsdottir S.O. Large-scale production and transport of hydrogen from Norway to Europe and Japan: Value chain analysis and comparison of liquid hydrogen and ammonia as energy carries // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. No. 45 (58). Pp. 32865–32883. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2020.09.017. EDN NMWFJF.

18. Rouwenhorst K.H.R., Van den Ham A.G.J., Mul G., Kersten S.R.A. Islanded ammonia power systems: Technology review & conceptual process design // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. No. 114. P. 109339. DOI: 10.1016/j.rser.2019.109339

19. Lamb K.E., Dolan M.D., Kennedy D.F. Ammonia for hydrogen storage: A review of catalytic ammonia decomposition and hydrogen separation and purification // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. No. 44 (7). Pp. 3580–3593. DOI: 10.1016/j/ijhydene.2018.12.024. EDN WVXWOF.