水氢发动机实际是烧铝的?
中新网5月26日电 26日,在南阳市委宣传部主持召开的新闻发布会上,南阳高新区管委会就近日网友热议的“水氢发动机汽车”一事作出公开回应,并就网友关注的4大疑问作出详细说明。
关于“车载铝合金水解制氢技术”的说明
一、基本原理
车载铝合金水解制氢技术主要是利用金属铝与水发生化学反应来制备氢气,属于一种制氢技术。铝水反应制氢可用下面的式子表示:
2Al +4H2O=2AlO(OH) + 3H2↑
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
铝在地球上含量丰富,来源广泛,价格低廉,密度低,且铝水反应的过程不产生含碳和氮的有害物质,产物环境友好,金属铝水解反应也具有很高的氢气产量和产氢速率。
虽然铝容易与水反应,但通常条件下由于铝表面与空气接触,会覆盖一层致密的氧化膜,阻碍金属铝与水的接触反应,因而如何有效去除铝表面的氧化膜,加速反应的进行,提高转化率是铝水反应的关键。
针对以上难点,可通过优化制氢铝合金的成分以及制备工艺来获得具有高活性的产氢铝合金,实现快速水解制氢。
制氢后得到水解产物偏铝酸,可以直接作为阻燃材料使用,高品质的偏铝酸可以用于电池隔膜产业,并可以进一步加工成微纳米级氧化铝,具有较高的经济价值。同时,偏铝酸和氢氧化铝经过加热可以得到品质较好的三氧化二铝。
我校董仕节教授带领团队从2006年开始研发相关技术,并于2010年获批科技部973前期专项研究项目“车载水解制氢用铝合金制备的关键技术基础研究”、2017年获批国家自然科学基金面上项目“水解制氢用高活性微纳米Al-Ga-In-Bi2O3-SnCl2材料的制备及产氢机理”。
授权专利ZL201610564832.5 公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法,主要是采用机械合金化的方式在金属铝粉中添加少量低熔点金属和无机盐制备出在常温常压下能与水反应产生氢气的水解制氢铝合金。并且,通过调整添加剂的含量可以获得不同产氢量的水解制氢铝合金。
申请专利CN201910117543.4公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用,其由90~95wt%Al和5~10wt%添加剂组成,所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属氯化物中的一种或多种。该水解制氢铝合金采用机械合金化的方式制备而成。根据不同的需要,可以通过改变添加剂成分和含量以及机械合金化工艺参数获得产氢性能不同的水解制氢铝合金。
上述两项专利现已授权给南阳市青动能源科技有限公司,允许其在运营期间使用,且授权使用期限为4年。
二、大家存在几个疑问?
疑问: 制氢技术是否已达到了新能源车规模应用的经济性要求?
有专家表示,从技术角度来讲,在特定的装置中,通过水和特殊材料反应获得大量的氢气来驱动汽车具有可行性,但需要解决铝钝化、产物和铝粉分离等技术问题。从经济性来看,市场上铝的价格已经超过10元每公斤,按照9公斤铝制取一公斤氢气计算,则生产一公斤氢气的材料成本在63-90元,尚未考虑将块状铝制成铝粉的费用和能耗。因此,这种制氢路线并不符合节能和环保的要求。
董仕节告诉记者,研究团队已经就成本和环保的问题进行了考虑。他说,制氢后的水解产物偏铝酸可以直接作为阻燃材料使用,高品质的偏铝酸可以用于电池隔膜产业,偏铝酸还可以进一步加工成微纳米级氧化铝。制氢后的水解产物都有较高的利用和经济价值,通过新能源汽车的使用回收后,可解决成本和环保的问题。“这些水解产物将通过汽车厂家回收再利用实现其价值,成本可大大降低。”
疑问:目前相关制氢技术是否已经成熟,在新能源汽车上的应用还要走多长的路?
目前,氢燃料电池技术面临的两个重大技术问题:车载储氢技术、加氢站基础设施建设,在这两个重大技术问题没有有效解决之前,车载水解制氢氢能源汽车集制氢、运氢和储氢于一体的技术不不失为一种可行的中间解决方案,当然未来最佳方案是车载储氢技术达到工业应用水平。
董仕节表示,其团队技术已实现了廉价可控的生产方式,随时制备,随时使用,不需要存储和运输的环节。“只需要在新能源汽车上安装一个制氢装置,循环更换装置里的反应材料即可,需要多少氢气就制多少氢气用多少氢气,可以解决目前使用高压储运氢的过程中,存在氢气泄漏、爆炸的危险”。
还有人质疑,目前提取氢的技术并不具备大范围可推广性。
董仕节认为,其团队的技术已经解决了材料、控制等氢气制备等关键环节,青年汽车开发出了可以运行的装置。“目前在制氢反应物的更换及后续制氢的稳定性还待进一步研究,如果这些技术难题解决了,相关技术就可完全成熟,在新能源汽车上的大规模应用车载制氢技术就指日可待”。
互联健谈后记:
这样解释后,的确不违反能量守恒定律了,但是在宣传中明显欠缺,就好比,我们不会说某汽油车烧空气,只加空气就能跑XX公里。因为氧气只是助燃剂,真正烧掉的是汽油。
所以水氢发动机实际就是烧铝的,烧的结果是,氢氧化铝,氢气最终和氧气又生成部分水。
所以,需要加铝,加水才能跑。
虽然一些细节上还有疑问,比如自然界中的铝都是化合物形式存在的,并不能直接烧,常见工业制铝,实际是从氧化铝通过电解获得铝,这一过程会消耗大量电能。
但是至少理论上,通过消耗电能获得铝,在经过水解生成氢氧化铝,释放出的氢气产生的电能可以约等于消耗的电能,如果氢氧化铝还能有价值,这一过程解决了氢气存储问题,那么这一技术至少理论上还是有价值的。
剩下问题,就是让整个过程经济可靠。
最后,技术研究,对于企业,企业家,当然可以自主进行,因为企业自负盈亏,而如果政府要参与,那么合规的手续,后续的监管就必须到位。否则研究失败,投资血本无归还是好的,关键是要防止被一些人恶意欺诈。
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