“水氫”汽車之路行得通嗎？

李珍　魏云峰

在剛剛過去的一段時間，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(shí)是新版“水變油”騙局。當(dāng)事方青年汽車集團(tuán)5月25日解釋稱，原先的媒體報(bào)道有誤，“水氫”汽車實(shí)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”。

“水氫發(fā)動機(jī)”原理可行但不新鮮

青年汽車集團(tuán)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?yán)m(xù)航里程超過500公里，轎車?yán)m(xù)航里程可達(dá)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(jī)械與車輛工程學(xué)院孫柏剛教授認(rèn)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)系青年汽車與湖北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)。湖北工業(yè)大學(xué)5月26日發(fā)表聲明，詳細(xì)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(tuán)隊(duì)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(jìn)行，實(shí)現(xiàn)快速“水解制氫”。

西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(diǎn)燃，并伴有爆燃聲。

業(yè)內(nèi)專家告訴記者，“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(rèn)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(rèn)，“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(jìn)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(yùn)氫的過程中，存在泄漏、爆炸的危險”。

“水氫發(fā)動機(jī)”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(jì)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(yùn)營。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Mirai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(bǔ)貼），最多可行駛650公里。這樣算下來，氫能源汽車確實(shí)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，E-NEOS公司表示，他們的加氫站實(shí)際是在賠本運(yùn)行。

“水氫”汽車面臨的成本困境更為明顯。有質(zhì)疑稱，當(dāng)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(jì)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(fèi)用和能耗計(jì)算在內(nèi)。相比氫燃料電池汽車，“水氫”汽車的經(jīng)濟(jì)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(tuán)隊(duì)已就成本和環(huán)保的問題進(jìn)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(jì)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(jìn)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(shí)現(xiàn)其價值，成本可大大降低。”

接受采訪的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“水氫”汽車?yán)碚撋献畲蟮膬?yōu)點(diǎn)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(rèn)，“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(jìn)一步研究”。