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水氢发动机是怎么回事,是新世纪“水变油”骗局吗?

果壳 果壳©

本文来自微信公众号:果壳(ID:Guokr42),作者:橡树村,封面:庞青年(视觉中国)

昨天早上一起床就被一个新闻炸了:河南南阳搞出了一辆加水就能跑的汽车!

图1

图丨《南阳日报》

众所周知,烧油的汽车有很多弊端,首先就是油价高昂,几百块加满油,跑得多的一两天就没了;加油不方便,要找加油站还要排队;尤其是烧油的汽车不环保,已经饱受诟病。

要是今后的车只加水,那该多好?只要在后备箱放根长水管,车跑不动了,随便接个水龙头加满水就行。车子自己用水制氢,氢气燃烧就能变水;那我在排气管上接个管子连在发动机上,车子岂不是可以变成永动机?

一定有哪里不对!

那我们今天就来解释到底哪里不对,以及真正的“水氢”技术是什么样的。

太长不看版:

  • 用水制氢没什么新鲜的,作为前沿技术本身并没有问题;

  • 但如果宣称只用水就能变出氢能,不需要额外的能量来源,比如电能、酒精等,那就是骗子无疑了;

  • 在有其他能源提供的情况下,车载水制氢在技术上完全可行。具体推广模式和经济性还待观察。

制氢要耗能,不能只加水

《南阳日报》报道中的这辆车,倒也不是直接就从“烧油”变成了“烧水”。这个用“水氢发动机”驱使的汽车,据说是车里面有特殊的装置,把水(甚至自来水、海水也行)转化为氢气,然后通过氢燃料电池发电给汽车供能。据《新京报》的报道,“水氢发动机”的发明人曾说不充电、只加水,车辆续航能几百上千公里。

图2

图丨新京报

在汽车上现场制备氢气,这个思路本身倒是合理。因为氢能推广中,如何安全有效地储存和配送氢,是一个非常重要的问题。毕竟氢气易燃易爆,十分危险。如果能带上更容易存储的能量载体,在汽车上现场制氢,现做现用,也就回避了氢存储运输的麻烦。

这个路子可不是忽悠,而且是近来的大热门,会吸引很多投资。这次报道的这个水氢发动机,就是凑的这个热闹。

然而,水制氢的过程中,水只能是氢元素的来源,不能是能量的来源。从水制氢,必然需要消耗能量。如果宣传不需要其他能量来源的“水变氢”技术,那就和当年的“水变油”一样,是纯骗局了。

制氢能量从哪儿来?

氢是很重要的工业原料,所以一直都有大规模的制氢技术。一般使用化石燃料,比如天然气和煤炭,通过水蒸气重整得到氢气。这里面氢的来源一方面是化石燃料里面的氢,一方面是水,而化石燃料还在这个过程里面提供所需要的能量。这种方法应用最广,提供了全世界超过九成的氢气。

另外一个能大规模提供氢的过程是电解水,需要消耗大量的电。不过电可以来自于清洁能源(如风电、核电),还可以通过这个方法消耗电网多出来的电,把多出来的电暂时变成氢气,需要能源的时候再使用氢,缓解了发电与用电不平衡的问题。所以这个方法最近也挺热门。

图3

简易的电解水制氢丨Wikihow/CC BY-NC-SA 3.0

光催化也可以分解水得到氢气和氧气,这个过程里面,提供能量的就是光了。此外还有一些其他化学方法制氢、微生物方法制氢等。但总之,必须得有别的东西来为制氢提供能量来源。

有真实的、类似“水氢发动机”的技术吗?

纯粹只靠水不可行,那“水氢发动机”有没有可能是某种真实技术被报道误读了呢?这个可能性倒也不能完全排除。

“水氢发动机”听着陌生,这个词应该被发明不久,学术界还没有普遍认可,技术路线和技术原理也没公开,没人知道究竟是什么(截至发稿时,南阳市各方还在“统一口径”的过程中)。

但目前市面上确实有一种“水氢发电机”。这个名词也是新的,应该还没有得到学术界普遍认可,但是技术路线能够查到。这种发电机,使用的原料不仅仅是水,还有甲醇。它通过“甲醇重整反应”制备氢气,用于氢燃料电池

在这个过程中,不仅甲醇提供氢,水也提供部分氢,命名为“水氢”大概有这方面的原因。这个反应也是需要耗能的,由燃烧甲醇提供。

这条路线算是工业上重整制氢的一个微型化应用,国际上已经有了示范,国内在去年也有样车进入测试。具体这条路线的优势如何,经济性如何,学术界有争议,这里不谈。但是成功的话,对于推动氢燃料电池汽车的应用会有助益。

此外,这种方法也可以用乙醇来制氢。甲醇的来源基本上是化石燃料,很难沾到清洁能源的边,乙醇则可以使用生物来源,这样就是实打实的新能源概念了。这方面的尝试,国际国内也都能见到。

图4

值得注意的是,虽然水氢发电机这个词问世只有几年的时间,但是醇水重整制氢的路线,在水氢发电机提出来之前很久,就已经出现在无数科学文献里面了。

当然,必须要强调的是,这种“水氢发电机”需要醇水混合物,只加水肯定不行。而且,醇水重整反应的催化剂很娇气,对原料的纯度有很高要求。报道原文里提到对水的纯度要求很低,这就和醇水重整路线不相符了。

图5

制作迷你水氢发电机丨Roman UrsuHack

金属参与的制氢

有网络消息说,车里面使用了镁或者铝,这就是前面提到的实验室制氢的一个制备方案。技术上倒不是不可行,也符合厂家宣称的“反应物与水反应,然后反应物需要回收”的说法。有可能车里面装了一定量的金属或者其他能量载体,这个能量载体可以与水反应制氢,反应完毕后取出还原。

这个方案技术难点就是如何控制反应温和进行,保证过程的安全性。这个反应放热剧烈,会给体系的温度控制带来困难,控制起来还是需要一些工艺措施的;而且反应放热多,也就意味着能量损失大,整体能量效率如何,就会让人怀疑。

至少文献上并没有这条工艺路线用于车辆制氢的报道,规模大一些应用的报道也没有,所以其可行性、至少经济性还是很令人怀疑的。但也不是完全不可能,至少需要看到更多数据才能判断。

截至本文发稿前,青年汽车集团向多家媒体发出了正式回应:水氢燃料技术是与湖北工大联合研发,原理是反应物在催化剂的作用下、与水反应实时制氢,氢气经过氢燃料发动机产生电,最终使车辆行驶。

总之,如果只用水、不需要任何外来能源,是不可能“将水变氢”的。

图6

来源:果壳

作者:果壳©

本文地址:https://www.d1ev.com/news/jishu/91802

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