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為什么說龐青年的“車載水解即時制氫”技術不可行
雖然有湖北工業大學兩名學者的專利打底,又有地方官員點贊,但在不少學者看來,青年汽車掌門龐青年在河南南陽試水的“車載水解制氫技術”,毫無科學實用性。
5月28日,澎湃新聞(www.6773257.com)記者聯系到部分汽車、氫能專家,對龐青年“車載水解即時制氫氫能源汽車”技術的可行性、經濟性和安全性作出分析。
“這個技術一點都不稀奇,學過初中化學的人都知道,說白了就是活潑金屬制備氫氣。但獲得活潑金屬的能耗是很大的,這是只要接受過初中化學知識的人,都應該懂。如果拋開汽車,在一些特殊的地方,比如說一些海島還可以去運用。”同濟大學汽車學院、新能源汽車工程中心教授林瑞直言,車載水解制氫技術不可能大批量應用。
同濟大學汽車學院副教授、復合電源研究所氫能研究室主任(國家燃料電池汽車及動力系統工程技術研究中心)呂洪也認為,龐青年選擇的制氫方式只是最簡單的一種,但該技術用于車載肯定不合適。
2019年5月22日,南陽當地媒體發布題為《水氫發動機在南陽下線,市委書記點贊!》的報道稱,水氫發動機在河南南陽市正式下線,這意味著,車載水可以實時制取氫氣,車輛只需加水即可行駛。5月22日上午,南陽市委書記張文深到氫能源汽車項目現場辦公時,為氫能源汽車項目取得的最新成果點贊。
這一表述引發極大爭議,也讓“車載水解制氫”這一多年前即已被產業界放棄的技術,重回公眾視野。
林瑞表示,車載制氫的思路是很好,且美國通用公司十多年前就已嘗試過,后來印證了不可行。實踐下來,目前國際上比較通用認可的,還是采用高壓儲氫的方式。
同濟大學汽車學院副教授陳鳳祥認為,車載實時制氫系統很復雜,這導致復雜結構體積龐大,車里難以放下,“現在裝樣子是可以的,但正兒八經在路上跑的時候,要實時可控,整個體積會非常龐大。相當于車上背了個化工廠在跑。”
據南陽高新區管委會通報,南陽“水氫發動機汽車”專業名稱是“車載水解即時制氫氫能源汽車”。該技術由湖北工業大學與青年汽車自2006年6月起聯合研發,項目名稱為“車載水解制氫用鋁合金制備的關鍵技術基礎研究”,2010年被科技部“973計劃”批準立項,其基本技術原理是“鋁合金粉末+催化劑+水”反應制氫,目前已取得相關專利。
雖然這項技術被戴上了“973計劃”的帽子,且龐青年宣稱“成本不用消費者擔心”,但外界依然對這項技術的經濟性和安全性充滿懷疑。
下為澎湃新聞記者根據與專家對話內容,整理出的“六問”。
青年汽車董事長龐青年接受采訪,介紹“水制氫汽車”原理。 澎湃新聞記者 石軼君 圖一問車載水解制氫技術是否可行
呂洪表示,龐青年選擇的制氫方式只是最簡單的一種,原料主要是鋁粉,為了促進反應加了所謂的催化劑,催化劑可以降低反應條件、促進反應。
但是,需要注意的是,若將該技術用于車載,呂洪認為肯定不合適。
“汽車用氫氣跟每個人的開車習慣是有關系的,比如說要加速或減速,有的人喜歡可能猛踩剎車,有的人可能喜歡慢慢踩剎車,有的人喜歡猛踩油門,有的人可能喜歡慢慢加油,是有不同的情景的。那么對應到氫氣,出來有時候會快,有時候慢。鋁和水反應是一個化學反應,氫氣的產生是不可控的,可能會出現想少量用氫時反而多了,想用大量氫氣時來不及的情況。”呂洪表示,在這種情況下,中間必須加一個類似緩沖罐的東西,把氫氣收集起來,但是,“如果說是要去這樣做的話,為什么不直接用高壓儲氫,這不是多此一舉嗎?”
陳鳳祥和林瑞也表達了類似的觀點。
陳鳳祥提到,氫氣實時反應還存在的問題是,在車上裝置氫氣發生裝置本身很復雜,空間利用率有限,同時實時產氫的效率也比較低。此外,在龐青年的技術中,鋁粉是作為反應物的存在,“把鋁粉放進去,最后還要把反應物拿掉,下一次再把鋁粉放進去,這個過程也是很復雜的,鋁粉的實時添加也有問題。”
二問車載水解制氫技術是否實用
陳鳳祥表示,車載實時制氫系統很復雜,這導致復雜結構體積龐大,車里難以放下,“現在裝樣子是可以的,讓氫氣慢慢產生一點點當然沒問題,但正兒八經在路上跑的時候,要實時可控,整個體積會非常龐大。相當于車上背了個化工廠在跑。”他認為,這一技術在車體這樣的有限體積范圍之內,不可能實現。
呂洪還提到,車用氫氣是有品質要求的,“鋁合金反應出來的水是偏堿性的,燃料電池是酸性的,在沒有任何純化的條件下,氫氣進去第一肯定對燃料電池是很大的傷害,第二粉末狀的氫氧化鋁生成會和水汽等一起出來,預計出來之后會堵塞整個管道,甚至燃料電池。”
那么如果加裝純化裝置呢?呂洪表示,如果再給它加一個純化,就是整個化工廠。 同時,他提到,現在建加氫站有一個很大的問題在于,哪怕加氫站里面建一個制氫的設備都不允許,要求放到化工園區去,因為現在法規要求危險品的生產必須在化工園區。“如果說真的將來燃料電池普及了,每輛車上都帶著這種化工廠到處跑,怎么監管?”
三問車載水解制氫技術是否經濟
龐青年目前所用該項技術的核心內容是,通過水解一種鋁合金粉末產生氫氣。鋁合金粉末中,鋁為主材占比90%以上,理想的添加劑為鉛、氯化鎂與氧化鋅三種金屬。
林瑞表示,鋁的價格遠遠高于氫氣的價格,成本上非常的不劃算。“9公斤的鋁粉產生1公斤的氫氣,假設當中沒有任何的氣體浪費,氫氣完全反應,大概能夠產生1000摩爾的電子。在沒有任何傳輸損耗的情況下,在正常的工作電壓0.6伏下,單電池產生的電能大概是16.08度電左右,100公里都不夠跑,而鋁粉的消耗量會非常的驚人。
根據這項技術的負責人、湖北工業大學原副校長董仕節(現已任湖北經濟學院黨委副書記、院長)向長江日報的回應,制氫后的水解產物偏鋁酸可以進一步加工成微納米級氧化鋁。制氫后的水解產物都有很高的利用和經濟價值。
對此,林瑞反駁稱,那你要問問他,氧化鋁的價格貴還是鋁的價格貴,氧化鋁跟鋁的價格不是一個數量級,氧化鋁的價格要便宜多了。
呂洪則表示,至少要知道系統能用的前提下,才去談它的經濟性。前提是整個工程化都已經達不到,怎么去評判它的經濟性?
對于廢料氧化鋁,呂洪強調,氧化鋁現在確實用途很廣,比如納米氧化鋁本身可以作為耐火材料非常好,但是不能判斷的地方在于,不是所有的氧化鋁都能做成附加值很高的材料,要達到一定的用途的話,必須要達到一定結構。
四問車載水解制氫技術是否安全
林瑞認為,因為氫的爆炸極限范圍很廣,從4%到74%,理論上,范圍這么廣,又是在一個比較開放的系統,其實比較危險的。比如車輛在怠速時,不需要那么多的氫氣量,但又產生很大的氫氣量,就算車上有個儲氣罐,但一方面增加了整個車系統的復雜性,氫氣的泄露也不可避免的,危險性顯然可見。
林瑞提到,在實驗室里,會安裝很多的氫氣探測器來檢查氫氣的泄露,甚至1%就可以報警。“簡單來講,車載制氫是難以控制的,在車上搭載一個不可控的制氫反應堆,安全性可想而知,如果這部分的氫是提供給燃料電池電堆的話,需要一定的壓力,那還得再加壓,如何保證在高壓環境下的反應可控安全?”
談及氫氣的泄漏問題,呂洪表示,只要涉及氫氣肯定都會有滲漏,因為氫氣的分子太小,但總的來講流程越長,中間的環節越多,氫氣滲漏的概率就越大,“如果說氫氣的純度各方面要求都能夠滿足,假設所謂的工程問題都克服了,那么我覺得它這個流程是非常長的。我們現在在車上用高壓氫氣,其中一個原則就是,中間的接口環節盡可能要減少,但他(指龐青年)整個流程從制氫到純化再到儲氫,整個環節下來這種接頭會有多少,所以肯定整個泄漏的概率就會高。”
五問目前主流的氫能源汽車采用的是何種技術
林瑞表示,車載制氫的思路是很好,且美國通用公司十多年前就已嘗試過,后來印證了不可行,“如果說是靜止狀態下可能還行,問題汽車是跑動的,而且是經歷不同的工況。”
林瑞介紹,實踐下來,目前國際上比較通用認可的,還是采用高壓儲氫的方式。同時,現在國際上包括我國,也在致力于發展70兆帕的加氫站,或者提高車載用氫的壓力,增加續時里程。此外,寶馬集團原來還提出過采用液氫,因為液態氫能夠儲存的質量更多,因此里程會更高。但是由于液氫跟外界的溫差較大,能耗比較大,所以目前只用在一些特殊的用途。此外,還有金屬物儲氫,在需要的時候再讓它釋放。由此,高壓儲氫、液態儲氫和金屬物儲氫是目前儲氫的三大主要方式,在線制氫則基本上是被放棄。
這三種方式中,據陳鳳祥補充,最主流的還是高壓儲氫的方式,這種儲氫方式目前全世界所有大的車廠,包括豐田、本田都在用。液態儲氫則比較常用于軍事上,比如說潛水艇,或者航天航空,車上用的比較少,且幾乎到現在為止成功的例子比較少,用過的都不劃算。
六問車載水解制氫技術未來是否可能大范圍推廣
談及這個問題,受訪專家都表示不認可。
陳鳳祥認為,暫時應該說看不到這個前途。因為現有的其他方式比水解氫簡單、便宜且更具可行性。“那種方案(指龐青年的水解制氫)可能就是一種炒作噱頭,如果這種技術要是能用的話,豐田、本田早就用上了。實際上在十多年以前,關于金屬粉末、液態、氣態儲氫,各大公司早都研究完了,研究完了之后最后取了一種方案,用高壓儲氫70兆帕,他這個方案(指龐青年)其實老早就被否決掉了。”
呂洪也表示,其個人認為有這么多工程問題要去解決,不管是從技術上,還是從經濟性上,包括可行性上,很難實現。
林瑞也認為不太可能,可能會用在一些特殊的場合,但是用在汽車上不可行,還有很多技術上、經濟上無法解決的問題。
對于龐青年的技術宣傳,林瑞表示,“這個技術(指龐青年的水解制氫)是一點都不稀奇,學過初中化學的人都知道,說白了就是活潑金屬制備氫氣。但是獲得活潑金屬的能耗是很大的,這是只要接受過初中化學知識的人,都應該懂。如果拋開汽車,在一些特殊的地方,比如說一些海島還可以去運用。如果希望通過這種方式來大批量應用,甚至覺得自己是一個非常偉大的發明創造,就是胡說八道了。”
她還表達了一些擔憂,“其實我作為一個科學工作者,我思考的是為什么像這種違背科學常識的事情經常會發生,并且還打著這種非常高新技術的抬頭,這個叫做迷惑公眾。可能做科研的也好、教學工作者也好,我們還是有一些責任跟義務,做一些科普的工作,提高公眾的一些分辨能力。”
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