“水氢车”揭开神秘面纱。

5月25日上午,庞青年现场回应21世纪经济报道记者,这是水解制氢车,不要叫水氢车。简单来说,它的工作原理就是,主材料铝和水在催化剂的作用下产生氢气,氢气在燃料电池堆与氧气反应产生电能驱动汽车。

21世纪经济报道记者采访多位相关领域专家了解到,青年汽车所说的车载水制氢技术,在技术上并没有什么新的突破。这种直接在车内制氢的方式,早已在多年试错验证的过程中证明,存在很大的技术缺陷,在车辆上运用的可能性极低。

“氢燃料汽车的使用路径,包括日本、美国在内的各个国家都已经摸索了一遍,把这些不好的技术全被淘汰掉了,最后在车上使用的只剩下高压氢瓶。氢能路线图是在长期试错的情况下出来的,要通过制氢、储氢、加氢这样一个过程。往车内加纯氢,才是可行的。”5月25日,上海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所副教授胡鸣若对21世纪经济报道记者表示。

实际上,青年汽车的技术并不神秘。

驱动汽车的不是水。从科学原理来讲,通过水和金属化合物反应,可以获得氢气。但是本质不是把水变成氢,而是制取氢的化学反应需要水的参与。“燃料不是水而是其他物质, 将水分解成氢氧。”5月24日,清华大学氢燃料电池实验室主任王诚对21世纪经济报道记者表示。

通俗来说,它和传统意义上的氢燃料电池车,最大的不同在于,制造氢气的地方不是在化工厂,而是直接搬到了在车里。车辆上路,不仅需要搭载氢燃料电池汽车所需的储氢罐、燃料电池等一整套设备,还需要背上一座小型的“化工厂”,包括大型水箱、反应装置、过滤设备等。


目前,氢燃料汽车的工作运行流程包括:制氢、运氢、加氢、氢能运用四个步骤,它简化成了“加水、铝、催化剂,氢能运用”两个步骤。那么,这种可以简化流程的“运用手段”,为什么到今天才被拿出来呢?

事实上,这种“车载水制氢”技术并不新鲜,在国内外早有研究,甚至可以追溯到上个世纪末氢燃料电池汽车概念萌芽的阶段。

而“车载水制氢氢燃料汽车”最核心的关键技术是,在车内重整制氢。

据胡鸣若介绍,重整制氢的方法主要包括两种,一种是甲醇-水蒸气重整,另一种就是使用金属化合物重整,常见的有三种金属粉末,硼氢化钠、氢化镁和铝粉。

他告诉21世纪经济报道记者,美国能源部曾在2000年左右支持粉末制氢,采用的是硼氢化钠粉末水解制氢。但是,在2004年6月,美国能源部成立专门研究小组对整个车载制氢技术进行详细论证,由于技术的实际难度难以实现,他们决定暂停车载制氢计划。

而胡鸣若此前曾做过一项类似相关研究,使用的金属化合物是硼氢化钠,他告诉记者无论是硼氢化钠还是其他金属化合物,重整制氢的过程中,无法攻克三个技术难关:

第一,粉末加到水里面,它的反应是很慢的,所以它必须要用一些催化剂;但是一旦用了这个催化剂之后水解非常快,甚至是爆发式,难以控制。用在车上面,动力必须要跟随功率,前端必须要比较容易控制,而催化剂水解是难以控制的;

第二,水解制氢的氢气出来之后,它始终会带出有浆状杂质,后续的过滤处理是非常困难。并且,每过一段时间,过滤装置中会有很多这些过滤下来的物质,造成堵塞,导致过滤效果大大下降,用不了多久就要换过滤器;

第三,它大量发热,没办法处理。从技术角度来说,还没有完全成为一个车载技术,对电池是有影响的。如果前面的气体不能够跟上功率,也不能进行很好的控制,再加上污染,燃料电池是很快就会坏掉的。

而甲醇-蒸汽重整制氢,就是甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂的作用生成氢气、二氧化碳和一氧化碳,然后通过变换反应和提纯来获取氢气。难点在于氢气的提纯,此外,随着重整,二氧化碳含量大概达到20%,可能根本就没有减排的效果。

“早十年前就开始,江苏丹阳有个公司就在做铝粉制氢,说是引进了韩国的技术,最后都以失败告终。这个技术可以用,但是只能用在一些小的系统、便携、缓慢的系统上面,没有办法用在快速的系统上面。”胡鸣若告诉记者。

车载水解制氢技术,技术上存在多种缺陷,想要商业化更是“伪命题”。

王诚对记者表示,水制氢没有问题,但在成本和整车性能指标方面可能没有什么优势。

“工业大规模制氢更具成本优势,效率也更高,完全没有被要把制氢的这套装置安装在每一辆氢燃料电池汽车上,效率极低。”有业内专家对记者表示。

按照青年汽车的设计,车辆除了加水之外,更加重要的是还要长期加铝合物和催化剂。此外,还要经常处理过滤装备。无论是车辆价值成本还是使用成本都极高,而且车辆实际运用起来,对于车主而言将非常复杂和麻烦。

胡鸣若也指出,在氢能路线图上,每个国家都把加氢站的数量作为一个战略目标,否则就是加甲醇站、加铝粉站了。

目前,在全世界范围内,氢燃料电池汽车商业化的使用路径链条已经明确,也就是“工业制氢-运氢-加氢-氢能运用”四个步骤。在工厂工业化制取大量氢气,将制取的氢气储存到大型的储氢罐中,运输到加氢站,再通过加氢站给氢燃料汽车中的储氢罐加氢,然后氢气跟空气中的氧气在燃料电池堆中发生化学反应,产生电能和水,产生的电能送往电动机,从而依靠电动机驱动汽车。

这已经是丰田、现代等车企和美日欧等多国,经历过多年探索,淘汰掉其他技术后所做出的最佳选择,也是行业内普遍认可并接受的氢燃料电池汽车研发和使用路线。

“水氢汽车”技术合作方演示制氢:用于汽车存2大难题

河南南阳媒体报道“车辆加水即可行驶”后,引发一片哗然,“南阳神车”加水制氢的原理或逐渐浮出水面。

5月25日中午,该项目研究团队的技术服务合作者——西安交通大学金属材料强度国家重点实验室教授江峰在个人微博上公开发布视频,还原“水解制氢”技术的试验,试图解释“铝合金粉末+水”制取氢气的技术可行性。

当天,澎湃新闻联系到江峰进行了对话。对于目前关于制氢技术的质疑声,他称:“如果不够了解,至少应该抱有谨慎或者宽容的态度,带有个人情绪色彩的评论,我觉得是不合适的。”

澎湃新闻此前报道,这个饱受争议的“南阳神车”关键制氢技术来自湖北工业大学董仕节研究团队。

5月24日晚,江峰发微博解释该团队曾参与的技术合作实验,解释铝合金粉末加水制氢的技术可行,并呼吁公众对新生事物报以审慎并宽容的态度,而非一概否定。

25日上午,董仕节告诉澎湃新闻记者:“江峰老师的试验跟我的技术是一样的,是我让他帮我在西安交大做的试验和检测。”

在江峰发布的视频中,他本人担任旁白,带领学生进行“铝合金粉末+水置换氢气并点燃”的试验,试验时间为25日中午12时21分。研究人员先称10.21g铝合金粉末放入罐中,随后展示了一瓶未开封的矿泉水,喝了一大口后并用PH试纸测试显示中性。然后,研究人员将少量的水倒入铝粉罐中,短短几秒,铝粉罐中便迅速发生明显的化学反应,冒出大量气体,冲出灰色的粉末物质。继续加入水后,反应继续进行,气体不断涌出。此时,研究人员用明火点燃罐上方的气体,气体迅速燃烧,产生橘黄色的火焰,并有爆燃声。

“常温常压下,1g铝合金粉末可制得1.30L氢气,占到理论产氢量的95%;反应产物是带有金属催化剂的含水氧化铝。”江峰说。


据江峰介绍,2018年初,他曾与拥有该技术知识产权的湖北工业大学董仕节团队签订技术服务合同,为其制备铝合金粉末,加水置换氢气,并进行产物回收测试与分析。

【对话江峰】

澎湃新闻:您的研究团队负责具体哪些工作?

江峰:我们和董老师的团队在2018年初签了一个技术服务合同,具体负责制备铝合金粉末,然后加水,产氢,再把产物里的贵金属(起催化剂作用)分离出来。铝粉末里添加的贵金属(所谓催化剂)能帮助破坏铝粉末表面致密的氧化膜(氧化铝),从而使水与铝接触反应产生氢气。

铝合金粉末是董老师团队提供原料和配比,由我们实验室采用雾化制粉技术制备而成的。铝合金粉末的配比以及想法等知识产权属于他们,我们国家重点实验室制备设备、分析测试手段比较全,并且有高素质的研究生可以帮忙。

澎湃新闻:为什么要发布这个试验视频?

江峰:其实合同结束后,我们就停止了研究,也是因为知识产权归他们,也不清楚后续进展。只是这两天看到南阳“水氢发动机”的新闻,我想起我们做过类似的研究。我在微信上向董老师团队的一个老师询问,是不是他们的技术,得到的答复是肯定的,不过还有一些问题需要解决。

随后我在自己微博上传了之前研究铝合金粉末制氢时拍摄的视频。5月24日上午,有人质疑我微博发的视频,网上很多人说我们是骗子,说不可能,怀疑铝合金粉是电石乙炔遇水产生气体,或者水不是水。

于是我找了几个学生重复了铝合金粉加水制氢试验,发到了微博上,和之前的试验结果一致。希望能让大家明白,对于不懂的事情要多审慎并宽容,而不是一概否定。

当时我们拿PH试纸测了一下,确实是水。我们加了水,确实有大量的氢气出来,并且你看到我们点了火。我们还可以通过控制加水量,调节氢气的产出量。

澎湃新闻:试验的目标和结论是什么?

江峰:对方提供原材料和方案,我们帮助雾化制备铝合金粉末、加水产氢试验、生成产物的回收测试与分析。

试验证明按照对方配方制备的铝合金粉末加水产氢效果良好,常温常压下1g铝合金粉末可制得1.30L氢气,占到理论产氢量的95%;反应产物是带有金属催化剂的含水氧化铝,采用简单方法可以从中回收金属催化剂50-60%。

也就是说,制氢,用铝合金粉末加水做,没有任何问题,效率还挺高的。

澎湃新闻:铝合金粉末的成分是什么?有什么特别之处?

江峰:其实就是纯铝和贵金属,通过雾化制粉技术再形成的合金粉末。这里面涉及到合金的种类和含量,由于涉及到技术秘密,合同规定不能透露。在他们来找我们前,他们应该已经进行了大量长期的工作,这些需要不断试验尝试,这是一个很漫长的过程。

那你问,铝合金的窗户接触水为什么不会有氢气出来?但问题在于,铝合金表面通常有一层氧化膜,这层膜就把单质铝和水隔开了,所以日常生活中你看到的铝就很难生锈,而我们加入的催化剂就是要把这层氧化膜破解掉,使水和铝可以反应。

澎湃新闻:很多质疑声音称这项技术成本很高,您怎么看?

江峰:现在的成本就是原料以及制粉的工艺成本,制得的铝合金粉(铝和贵金属催化剂)确实比较贵,不过等加水反应后,其中的贵金属会留在化学反应的产物中,通过简单的分离技术可以把其中的贵金属回收(我们当时做到比例是50-60%,不清楚后面他们是否提高);此外,加水反应的产物还可以用于锂电池隔膜(陶瓷涂布),这样下来可以大大降低成本,并且构成完整的链条,是一个可持续的方案。

澎湃新闻:怎么看待车载水解制氢这个项目?

江峰:这种即时制氢的装置其实就是一个“充氢宝”, 目前氢能源车用氢需要充氢站,但是建设耗资巨大,而且固定,需求不足时更不合适。

现在利用铝合金粉加水制氢,解决了少量需求时的氢来源,并且比氢气瓶安全。通过铝粉加水可控制氢,燃烧氢(和烧天然气一样)来推动汽车运行。类似于一个充电宝,可移动,原料也可以更新。另外,在没电和能源的地方也可以作为能源储备,比如边防哨所、海岛、高山地区等,需要时加水产生氢气即可使用。

这个技术可能不是新的,国外应该也有,我没做这方面研究,因此不怎么了解情况,但是从上面两点来讲,这个技术也是有实际价值的,可以作为大规模发展氢能源汽车的过渡,以及在野外提供能源储备。

澎湃新闻:有句话说“理想很丰满,现实却很骨感”,这项技术应用于汽车,目前还存在什么难点吗?

江峰:我其实直到这两天才知道他们用在汽车上了,我不是汽车和氢能源方面的专家,因此我的看法不一定准确,不过我判断这里面有可能存在2个技术问题。

第一,如果车子需要的功率大,水量就要大,反应会比较剧烈,这样就比较难控制;第二个,反应到时候肯定是在密闭的反应罐里,那么反应产生的局部热量如何散掉,可能要在装置上再想办法。

当然,我只是说明通过铝合金粉末加水是可以产生氢气的,至于如何具体应用到汽车上,我只是一个判断,因为我也不是这方面的专家。

澎湃新闻:即便是制氢技术,目前我们也听到质疑的声音,您怎么想?

江峰:我觉得有时很搞笑,老说我们自己没有创新,可是当我们创新了,又出现一片质疑声。很多人不了解或者一知半解的时候,就开始下结论,说这个是骗子那个是骗子,这样太过分。我觉得,如果不够了解,至少应该抱有谨慎或者宽容的态度,带有个人情绪色彩的评论,我觉得是不合适的。


其实铝置换氢气是个中学的化学知识。不明白时可以咨询相关专家,这次南阳汽车“水产氢永动机”的报道,当地写报道的和内容把关的人员对于内容认真些是可以避免误解的。