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水氫發動機是怎么回事,是新世紀“水變油”騙局嗎?

2019一2019法甲前瞻 www.huurj.icu 本文來自微信公眾號:果殼(ID:Guokr42),作者:橡樹村,封面:龐青年(視覺中國)


昨天早上一起床就被一個新聞炸了:河南南陽搞出了一輛加水就能跑的汽車!


圖丨《南陽日報》


眾所周知,燒油的汽車有很多弊端,首先就是油價高昂,幾百塊加滿油,跑得多的一兩天就沒了;加油不方便,要找加油站還要排隊;尤其是燒油的汽車不環保,已經飽受詬病。


要是今后的車只加水,那該多好?只要在后備箱放根長水管,車跑不動了,隨便接個水龍頭加滿水就行。車子自己用水制氫,氫氣燃燒就能變水;那我在排氣管上接個管子連在發動機上,車子豈不是可以變成永動機?


一定有哪里不對!


那我們今天就來解釋到底哪里不對,以及真正的“水氫”技術是什么樣的。


太長不看版:


  • 用水制氫沒什么新鮮的,作為前沿技術本身并沒有問題;

  • 但如果宣稱只用水就能變出氫能,不需要額外的能量來源,比如電能、酒精等,那就是騙子無疑了;

  • 在有其他能源提供的情況下,車載水制氫在技術上完全可行。具體推廣模式和經濟性還待觀察。


制氫要耗能,不能只加水


《南陽日報》報道中的這輛車,倒也不是直接就從“燒油”變成了“燒水”。這個用“水氫發動機”驅使的汽車,據說是車里面有特殊的裝置,把水(甚至自來水、海水也行)轉化為氫氣,然后通過氫燃料電池發電給汽車供能。據《新京報》的報道,“水氫發動機”的發明人曾說不充電、只加水,車輛續航能幾百上千公里。


圖丨新京報


在汽車上現場制備氫氣,這個思路本身倒是合理。因為氫能推廣中,如何安全有效地儲存和配送氫,是一個非常重要的問題。畢竟氫氣易燃易爆,十分危險。如果能帶上更容易存儲的能量載體,在汽車上現場制氫,現做現用,也就回避了氫存儲運輸的麻煩。


這個路子可不是忽悠,而且是近來的大熱門,會吸引很多投資。這次報道的這個水氫發動機,就是湊的這個熱鬧。


然而,水制氫的過程中,水只能是氫元素的來源,不能是能量的來源。從水制氫,必然需要消耗能量。如果宣傳不需要其他能量來源的“水變氫”技術,那就和當年的“水變油”一樣,是純騙局了。


制氫能量從哪兒來?


氫是很重要的工業原料,所以一直都有大規模的制氫技術。一般使用化石燃料,比如天然氣和煤炭,通過水蒸氣重整得到氫氣。這里面氫的來源一方面是化石燃料里面的氫,一方面是水,而化石燃料還在這個過程里面提供所需要的能量。這種方法應用最廣,提供了全世界超過九成的氫氣。


另外一個能大規模提供氫的過程是電解水,需要消耗大量的電。不過電可以來自于清潔能源(如風電、核電),還可以通過這個方法消耗電網多出來的電,把多出來的電暫時變成氫氣,需要能源的時候再使用氫,緩解了發電與用電不平衡的問題。所以這個方法最近也挺熱門。


簡易的電解水制氫丨Wikihow/CC BY-NC-SA 3.0


光催化也可以分解水得到氫氣和氧氣,這個過程里面,提供能量的就是光了。此外還有一些其他化學方法制氫、微生物方法制氫等。但總之,必須得有別的東西來為制氫提供能量來源。


有真實的、類似“水氫發動機”的技術嗎?


純粹只靠水不可行,那“水氫發動機”有沒有可能是某種真實技術被報道誤讀了呢?這個可能性倒也不能完全排除。


“水氫發動機”聽著陌生,這個詞應該被發明不久,學術界還沒有普遍認可,技術路線和技術原理也沒公開,沒人知道究竟是什么(截至發稿時,南陽市各方還在“統一口徑”的過程中)。


但目前市面上確實有一種“水氫發電機”。這個名詞也是新的,應該還沒有得到學術界普遍認可,但是技術路線能夠查到。這種發電機,使用的原料不僅僅是水,還有甲醇。它通過“甲醇重整反應”制備氫氣,用于氫燃料電池。


在這個過程中,不僅甲醇提供氫,水也提供部分氫,命名為“水氫”大概有這方面的原因。這個反應也是需要耗能的,由燃燒甲醇提供。


這條路線算是工業上重整制氫的一個微型化應用,國際上已經有了示范,國內在去年也有樣車進入測試。具體這條路線的優勢如何,經濟性如何,學術界有爭議,這里不談。但是成功的話,對于推動氫燃料電池汽車的應用會有助益。


此外,這種方法也可以用乙醇來制氫。甲醇的來源基本上是化石燃料,很難沾到清潔能源的邊,乙醇則可以使用生物來源,這樣就是實打實的新能源概念了。這方面的嘗試,國際國內也都能見到。



值得注意的是,雖然水氫發電機這個詞問世只有幾年的時間,但是醇水重整制氫的路線,在水氫發電機提出來之前很久,就已經出現在無數科學文獻里面了。


當然,必須要強調的是,這種“水氫發電機”需要醇水混合物,只加水肯定不行。而且,醇水重整反應的催化劑很嬌氣,對原料的純度有很高要求。報道原文里提到對水的純度要求很低,這就和醇水重整路線不相符了。


制作迷你水氫發電機丨Roman UrsuHack


金屬參與的制氫


有網絡消息說,車里面使用了鎂或者鋁,這就是前面提到的實驗室制氫的一個制備方案。技術上倒不是不可行,也符合廠家宣稱的“反應物與水反應,然后反應物需要回收”的說法。有可能車里面裝了一定量的金屬或者其他能量載體,這個能量載體可以與水反應制氫,反應完畢后取出還原。


這個方案技術難點就是如何控制反應溫和進行,保證過程的安全性。這個反應放熱劇烈,會給體系的溫度控制帶來困難,控制起來還是需要一些工藝措施的;而且反應放熱多,也就意味著能量損失大,整體能量效率如何,就會讓人懷疑。


至少文獻上并沒有這條工藝路線用于車輛制氫的報道,規模大一些應用的報道也沒有,所以其可行性、至少經濟性還是很令人懷疑的。但也不是完全不可能,至少需要看到更多數據才能判斷。


截至本文發稿前,青年汽車集團向多家媒體發出了正式回應:水氫燃料技術是與湖北工大聯合研發,原理是反應物在催化劑的作用下、與水反應實時制氫,氫氣經過氫燃料發動機產生電,最終使車輛行駛。


總之,如果只用水、不需要任何外來能源,是不可能“將水變氫”的。