“水氫”汽車之路行得通嗎？

本報駐日本特約記者 李珍 本報特約記者 魏云峰 本報記者 馬俊

“水氫發(fā)動機”原理可行但不新鮮

在剛剛過去的這個周末，號稱“只要加水就能跑”的“水氫”汽車火了，網(wǎng)友們紛紛質(zhì)疑這種“改寫能量守恒定律”的新能源汽車，其實是新版“水變油”騙局。當事方青年汽車集團25日解釋稱原先的媒體報道有誤，“水氫”汽車實際是通過鋁合金與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣作為能源，“并非只加水就行”。26日接受《環(huán)球時報》記者采訪的多名業(yè)內(nèi)人士表示，盡管這種說法在原理上行得通，但想要真正在車輛上實現(xiàn)工程化應(yīng)用，需要克服諸多技術(shù)難題，經(jīng)濟性更是堪憂。

青年汽車集團最初宣稱，“水氫燃料車”可在“不加油、不充電、只加水”的狀態(tài)下，卡車續(xù)航里程超過500公里，轎車續(xù)航里程可達1000公里。其原理是“利用一種特殊催化劑，可以將水轉(zhuǎn)換成氫氣”。但這種說法迅速遭到外界質(zhì)疑。北京理工大學(xué)機械與車輛工程學(xué)院孫柏剛教授認為，“只要加水就能跑”違背了能量守恒定律：“純水變成氫氣作為動力，就和過去的水變油一樣，這是不可能的。”

青年汽車董事長龐青年25日在接受媒體采訪時表示，“水氫”汽車并非只加水就行，而是利用催化劑，讓鋁合金與水通過置換反應(yīng)大量產(chǎn)生氫氣，然后再像普通氫能源車那樣，利用氫氣發(fā)電驅(qū)車行駛，“100公斤水可跑100公里”。

據(jù)介紹，這種“水解制氫”技術(shù)系年汽車與湖北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)。湖北工業(yè)大學(xué)26日發(fā)表聲明，詳細解釋了相關(guān)技術(shù)的原理。盡管金屬鋁容易與水反應(yīng)，但通常條件下鋁表面與空氣接觸會覆蓋一層致密的氧化膜，阻礙鋁與水的接觸反應(yīng)。該校董仕節(jié)教授團隊發(fā)明的高效低成本鋁合金材料，能去除鋁表面的氧化膜，加速反應(yīng)的進行，實現(xiàn)快速水解制氫。

西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室教授江峰也在個人微博上發(fā)布“水解制氫”的相關(guān)試驗視頻。視頻顯示，研究人員將少量的礦泉水倒入鋁粉罐，幾秒后罐中便迅速發(fā)生劇烈反應(yīng)，冒出大量氣體，這些氣體可以被明火點燃，并伴有爆燃聲。

業(yè)內(nèi)專家26日告訴《環(huán)球時報》記者，“水氫”汽車的核心在于如何從水中獲得氫氣，其他技術(shù)與普通氫燃料電池汽車并無差別。目前來看，通過催化劑“水解制氫”的基本原理是可行的。

也有質(zhì)疑認為，澄清“只要加水就能跑”的傳聞后，“水解制氫”并不新鮮。2018年俄羅斯也研發(fā)出廢鋁制氫技術(shù)，可作為車載供電系統(tǒng)及固定式小型電力裝置。董仕節(jié)承認，“美國等也有類似技術(shù)，但我們在制氫速度、效率等工業(yè)化制備應(yīng)用上處于世界先進水平。只需要在車上安裝一個制氫裝置，循環(huán)更換裝置里的反應(yīng)材料即可，需要多少氫氣就制多少氫氣用多少氫氣，可解決目前使用高壓儲運氫的過程中，存在泄漏、爆炸的危險”。▲

“水氫發(fā)動機”想裝車不容易

盡管“水氫”汽車的原理很簡單，“金屬鋁置換氫氣是中學(xué)的化學(xué)知識”，但想讓它真正投入使用，還有很多難題。

外界質(zhì)疑最多的就是“水氫”汽車的經(jīng)濟性。對氫能源汽車而言，如何控制使用成本向來是核心問題之一。在推廣氫能源汽車最為賣力的日本，已有99座加氫站，主要由提供加氫服務(wù)的日本ENEOS公司運營（左圖）。目前加注氫氣的價格是1公斤在1000日元至1100日元左右（63元至69元人民幣）。以豐田公司的Mi?rai氫燃料電池汽車為例，該車的高壓儲氣罐可以容納5公斤氫氣，加滿一次氫氣只需4300日元左右（日本政府對使用清潔能源有補貼），最多可行駛650公里。這樣算下來，氫能源汽車確實比汽油車省錢一些。不過，由于氫能源汽車在日本仍處于起步階段，ENEOS公司表示他們的加氫站實際是在賠本運行。

“水氫”汽車面臨的成本困境更為明顯。有質(zhì)疑稱，當前市場上金屬鋁的價格已超過每公斤10元，即便是在最理想的環(huán)境下，以9公斤鋁制取1公斤氫氣來計算，生產(chǎn)1公斤氫氣的材料成本約為63-90元，這還沒有將塊狀鋁制成鋁粉的費用和能耗計算在內(nèi)。相比氫燃料電池汽車，“水氫”汽車的經(jīng)濟性更差。還有人質(zhì)疑，鋁本身就是通過電解產(chǎn)生，這個過程耗電量很大，“水氫”汽車并不環(huán)保。

董仕節(jié)對此表示，研究團隊已就成本和環(huán)保的問題進行了考慮。他說，制氫后的水解產(chǎn)物都有較高的利用和經(jīng)濟價值，通過新能源汽車的使用回收后，可解決成本和環(huán)保的問題。例如制氫后產(chǎn)生的偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用，高品質(zhì)的偏鋁酸可以用于電池隔膜產(chǎn)業(yè)，或進一步加工成微納米級氧化鋁。“這些水解產(chǎn)物將通過汽車廠家回收再利用實現(xiàn)其價值，成本可大大降低。”

接受《環(huán)球時報》采訪的業(yè)內(nèi)人士認為，“水氫”汽車理論上最大的優(yōu)點在不用高壓儲氣罐，所用氫氣“隨制隨用”。但汽車行駛時的功率會隨時變動，如果突然需要提升功率，氫氣供應(yīng)需求猛增，如何保證“隨制隨用”的氫氣能供應(yīng)得上？另外，鋁與水的置換反應(yīng)會產(chǎn)生大量熱量，在密閉的反應(yīng)罐里，這些熱量如何及時散掉也是需要考慮的問題。董仕節(jié)也承認，“目前在制氫反應(yīng)物的更換及后續(xù)制氫的穩(wěn)定性方面還待進一步研究”。▲

氫能源車推廣面臨多個難題

相比“水氫”汽車，目前國際上更主流的氫能源汽車是采用燃料電池技術(shù)，隨車裝有高壓儲氣罐，需要到加氫站加氫氣。但因為種種原因，這些氫能源車的推廣之路并不順暢。

據(jù)日本“2018年住友售車報告”顯示，Mirai從2014年12月上市以來至2018年10月，在日本國內(nèi)共計銷售2400輛，在海外（主要是美國）銷售了3800輛。日本研發(fā)氫能源汽車的還有本田技研工業(yè)公司，該公司2016年

3月推出的ClarityFuelCell全新燃料電池車面向日本政府和企業(yè)銷售，累計在日本國內(nèi)銷售200輛，海外銷售1100輛。此外豐田還接受日本政府委托，為2020年東京奧運會開發(fā)了一款名為SORA的氫能源大巴車和另一款名為Fine-comfortRide的乘用車。這兩款車目前在日本還沒有面向其他企業(yè)或者消費者出售。

業(yè)內(nèi)專家認為，當前阻礙氫能源汽車推廣的問題主要集中在三方面：成本、基礎(chǔ)配套設(shè)施和技術(shù)成熟度。據(jù)介紹，在使用成本上，目前氫能源汽車相比燃油車并沒有明顯優(yōu)勢，而售價卻相當高。例如Mirai售價大約在730萬日元（約合46萬元人民幣）左右，在日本也屬于比較昂貴的汽車。ClarityFuelCell的售價也相差無幾。北汽集團總經(jīng)理張夕勇表示，目前從材料購置成本和使用成本來看，氫燃料電池汽車都高于純電動汽車，更無法和傳統(tǒng)燃油汽車競爭。

而氫能源車的相關(guān)基礎(chǔ)配套設(shè)施差距更大。氫氣存儲相關(guān)技術(shù)和安全性指標高，導(dǎo)致加氫站的建設(shè)成本昂貴，直接困擾全球氫能源車的發(fā)展。2018年的數(shù)據(jù)顯示，全球建成的加氫站僅300多座，其中大部分加氫站都集中在日韓、歐洲和北美地區(qū)，我國目前投入運營的加氫站僅為13座。

此外，氫能源車的技術(shù)也還有待完善。除了車載高壓儲氣罐存在可能泄漏或爆炸的風險外，當前氫燃料電池車使用比黃金更貴的鉑作為催化劑，鉑還很容易因為混在氫氣中的雜質(zhì)而“中毒”失效。因此氫燃料電池車對氫氣的純度要求非常高，通常無法使用成本較低的化石燃料制氫或工業(yè)副產(chǎn)物制氫，只能靠成本最高的水電解制氫法。▲