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燃料動力電池泰斗級院士權威解讀"水氫發動機"

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年11月18日  

5月23日,河南南陽市委機關報《南陽日報》一則報道,讓氫能汽車再次刷新了大家的認知。


報道中說,“水氫發動機在南陽正式下線,車載水可以實時制取氫氣,車輛只需加水即可行駛”。南陽市委書記張文深還實地調研了這家叫青年汽車公司的項目,并給這個項目“點贊”。


車輛只需加水就能行駛?一石激起千層浪,這一完全違背常識的事件迅速在網絡上發酵。


對于市場上關切的問題,能見采訪了燃料電池領域泰斗級人物、中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員、博士生導師衣寶廉,衣院士表示:


“當地媒體的報道是一種誤導。”


按照衣院士的解釋:


“目前常用制氫方式是通過電解水制氫,但是想要不加入能量,直接把水分解為氫和氧,是完全不可能的。可能是在水箱里有其他物質,如鋁鎂粉,硼氫化物等,都可以與水直接反應可以產生氫。”


2019年,氫作為能源被首次寫入我國《政府工作報告》,國家計劃“推動充電、加氫等設施建設”,這對氫能在國內的推廣和應用具有里程碑式的意義。


氫能在汽車上的應用主要體現在氫燃料電池汽車上。而氫燃料電池汽車分為兩種,一種是目前最主流的技術路線,即通過電解水或煤制氫等方式制取氫氣,需要加氫站(與傳統燃油車一樣,類似于加油站),氫燃料電池汽車上安裝儲氫罐,將氫與氧氣化學能直接轉化為電能從而驅動汽車行駛。


這一種技術路線已經較為成熟了。


另一種是非主流技術路線,即在車輛上完成制氫,并通過氫和氧氣的化學能轉為電能從而驅動汽車行駛。


按照一位曾經前往青年汽車調研過的燃料電池研究員向能見介紹,青年汽車采用的主要就是另一種非主流技術路線。青年汽車采用兩種方式:


一種是通過鋁粉與水反應來制取氫氣;另一種是用甲醇和水的混合液轉化成富氫重整氣。


一般情況下,鋁粉與水反應來制取氫氣,化學原理是:2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑


而《南陽日報》所描述的應該是第二種技術路線,即用甲醇和水的混合液轉化成富氫重整氣,也就是甲醇重整氫燃料電池。


業內曾經探討過這種技術路線。所謂甲醇重整氫燃料電池汽車,基本工作原理與純氫燃料電池汽車類似,只不過甲醇重整器替代了儲氫罐。在重整器內,甲醇和水的混合液被轉化為富氫重整氣,重整氣進入高溫質子膜電堆進行發電,并向汽車供應電力。


從化學上解釋,是行得通的:


甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑,在催化劑的作用下,發生甲醇裂解反應和一氧化碳的變換反應,生成氫和二氧化碳,這是一個多組份、多反應的氣固催化反應系統。


化學公式:CH3OH(甲醇)+H2O(水)→CO2(二氧化碳)+3H2(氫氣)


按照《中國汽車報》去年底援引華中科技大學能源與動力工程學院教授、湖北省汽車工程學會副理事長蔣炎坤的話稱:


甲醇重整氫燃料電池汽車是現階段環境和條件下更接地氣的一種技術路線,不僅能解決氫氣的制取和運輸問題,且甲醇加注站的建設成本也更低。


《中國汽車報》算過一筆賬:


“從運營成本來看,目前純氫燃料電池汽車的制氫成本大約為2元/kWh,如采用電解制氫方式成本將更高,這其中還不包括氫氣儲存、運輸和加氫站的投資及運營費用等。對于甲醇燃料電池客車來說,采用的甲醇混合液成本約為1~1.5元/L,折合為0.9~1.3元/kWh,燃料成本遠遠低于氫燃料電池,接近純電動客車的電費成本(1.2~1.6元/kWh)。在氫氣制取、加注、儲運等成本沒有重大突破前,甲醇燃料電池客車在運營成本方面具有較大優勢。”


但是甲醇重整制氫燃料電池技術路線問題也非常突出。《中國汽車報》文章說,甲醇重整制氫燃料電池的核心部件和控制系統非常復雜,工作溫度需達到200℃以上,光是借助外部電加熱使燃燒室的溫度升高至這一標準就需約半小時,因此啟動時間長、響應速度慢,且需要與超級電容或鋰電池儲能系統并聯使用來滿足產品對電能的動態需求。


此外,雖然與傳統燃油汽車相比,甲醇重整氫燃料電池汽車無二氧化硫和碳氧化物排放,且能源轉換率高,但在運行過程中仍存在一定量的二氧化碳排放,沒有真正實現“零排放”。


目前國內外甲醇重整氫燃料電池的主要生產企業包括丹麥Serenergy、廣東合即得和博氫集團等,大部分還處于系統方案集成優化及樣車試制階段。目前,國內外尚未建立比較完善的技術標準體系和評價體系。甲醇重整氫燃料電池汽車距離產業化還早。


事情到此就非常清楚了,所謂“車輛只需加水即可行駛”完全是無稽之談,車內可以將水轉換成為氫氣的特殊轉換設置應該是甲醇重整器,里面提前放有甲醇。


事件之所以發酵,應該是《南陽日報》沒有把細節報道清楚,讓大眾誤解成“只加水”,沒有其他能源支持。


但是青年汽車這個技術成熟度到底如何,我們尚無法得知。


不過,青年汽車是一家是有污點的企業。


根據多家媒體報道,“造車狂人”龐青年,曾經試圖打造一個龐大的汽車帝國,但每每都以失敗告終。


他曾經通過與英國蓮花汽車的合作進入乘用車市場,但在市場掙扎多年后青年蓮花最終破產;他曾經試圖收購瑞典汽車公司薩博,最后輸給了NEVS;他曾經搶了一波電動客車的風口,但因騙補貼被有關部門重罰;然后,在2017年,他又把觸角放到了氫燃料汽車。


與此同時,青年汽車集團曾經試圖建設多個汽車生產基地,全國各地大規模的“圈地圈錢”,被媒體曝光后最后也不了了之。


青年汽車集團徘徊在破產的邊緣。目前龐青年本人控股企業共26家,其中青年汽車集團等多家企業被列為失信被執行企業,龐青年本人也已被列為失信,以及被列為限制消費人員。

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