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化工毕业的汽车小编,想跟你捋一捋水氢汽车

2019年05月29日 16:31:02
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来源:车技集合

近日,水氢汽车这一词语迅速成为新闻焦点,5月23日,一则"水氢发动机正式下线,市委书记点赞"的新闻在网上迅速引起热议;该发动机由青年汽车制造,青年汽车董事长庞青年表示:车辆只需加水即可行驶,而且南阳市委书记为此点赞。

不少网友则对这一说法提出了质疑的态度,毕竟车就在那,还确确实实的跑起来了,这感觉有点打脸吃瓜群众?身为化工毕业的小编自然不会被这表象所迷惑,汽车加水就能跑,水既无法燃烧,也无法作为燃料电池的原料,想要真正驱动汽车,发生化学反应在所难免。

要想让水作为能源,氧是不可能了,唯一的办法就是制取氢气。学过高中化学的应该都知道,按照金属活动性顺序表,只要还原性比H强的金属,都能将H置换出来。由金属活动性顺序表:还原性K>Ga>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au可知,K、Ga、Na、Mg活性太高,反应不容易控制,并且成本还高,而Zn、Fe等活性偏低,反应效果不理想,所以活性Al无疑是最理想的还原剂,所以便能发生以下化学反应。

大家都知道,目前的制氢化学方程式为:2Al+4H2O=2AlO(OH)+3H2↑。理论上只要保持水的供给,就会连续不断地产生氢气,但因为铝合金制氢技术直接与水反应过慢,所以需要有催化剂的催化才能提升反应速率。

有研究显示将水倒入含有镓的铝液态合金的容器后,其反应可以将水当中的氧和氢分开來,这个过程中就能释放出氢燃料。镓和铝的混合对水中的氧产生很强的吸附力,使氢在水中被释放出來.在这个反应过程中,镓是关键性因素,由于镓可以阻止铝因暴露在空气中形成一层保护膜。加入镓后,铝就能在水中发生化学反应持续不断结合产生氢气。这是因为镓在反应中不会被消耗,而铝能被循环使用,此举堪称完美。

产生的氢气也并不是直接像汽油一样在内燃机里面点燃做功,毕竟氢气燃烧,如果是在纯氧状态下还能安静的做个“美男子”,但如果混有空气,氢气是会爆炸的。所以,用氢作为能源,不能再采用内燃机,而是要采用现在的氢燃料电池,而氢燃料电池的反应其实也并不复杂,H离子与氧离子通过介质发生化学反应而产生电能,这个反应安静,且效率极高,氢燃料电池也被丰田认为未来最理想的能源,为此,目前在氢燃料电池方面的研究,丰田走在前沿。

所以,整个过程可以看作是加水,反应得到氢气,氢气再经由氢燃料电池产生电能,最后电驱动电动机,实现让车辆行驶的可能。

我们再来捋一捋整个过程,水加进去与铝发生反应制取氢气,过程中催化剂不会被消耗,而铝反应后,可以循环利用,而氢气在氢燃料电池中与氧反应生成水,我的天,加进去水之后再生成水,这岂不是天衣无缝,传说中的永动机?

如果上述理论能成立,还轮得着你青年汽车?这理论能够实现永动,诺贝尔物理学、化学奖必须属于青年汽车啊。

不过这个新闻很快也有了后续,5月24日下午,青年汽车回应称,"车载水解制氢氢能源汽车不是光加水的,是反应物在我们研究的催化剂作用下,和水反应实时制氢,氢气经过氢燃料发动机产生电,经过电机驱动车辆,使车辆行使。"也就是说,原来的水氢发动机准确的叫法应该是"水解制氢铝合金"技术

其实整个过程可以看成是化学反应釜+氢燃料电池+电动机的组合,物理学告诉我们,过程越多,消耗越大,浪费的资源也就越多。

借用北京科技大学孙汉杰教授所计算的成本,如果去掉氢燃料电池和化学反应釜,直接用电驱动车辆,成本大概为12元/100km,而如果加上氢燃料电池,而氢气由工业电解制取,成本大概为69元/100km,成本与用汽油相似,而如果加上反应釜,整个过程成本则需要291元/km。

而成本,则主要是铝,如果直接以购买的形式用铝来进行反应,那么成本会比上述更高,但如果将铝反复利用,则需要将反应后的产物电解得到金属铝,而这个电解的费用,远比工业电解水制取氢气昂贵得多。

综上,青年汽车所生产的水氢汽车原理上是可行的,但只要我们现在所学的化学以及物理理论没有错误,那么这就是一个费力不讨好的研究项目,毫无存在的意义。就像当初蔚来ES8穿越新疆,虽然穿越的是ES8,但油车拉着电车,电车再为ES8充电补给,其中好像没有任何意义。

不过 ,水氢汽车虽然不靠谱,但我倒认为氢燃料电池汽车是世界的未来,氢燃料电池反应温和,并且产物是水,对环境完全无污染,而能源氢气完全可实现大规模工业电解制取,只是运输和储存稍显麻烦,但优势是可实现与目前燃油汽车相似的加注燃料方式,避免了目前纯电动汽车续航短的问题。

不过,氢燃料电池汽车目前面临的难题除了运输和储存,基础设施的建设相对落后,氢燃料电池汽车成本过于高昂也是难以克服的问题,目前,丰田的氢燃料电池汽车Mirai在美国的售价为58500美元(约合403603元人民币)。

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