青年汽车的“水氢发动机”到底是什么原理?
发布时间:2019-05-28 09 来源: 互联网 浏览量:26

5月23日,南阳日报的一则《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》报道发出后,旋即引发舆论争议。文章称,“水氢发动机在我市正式下线啦,这意味着车载水可以实时制取氢气,车辆只需加水即可行驶。”

文中所指的水氢发动机系浙江青年汽车集团(下称“青年汽车”)所有。对于这项技术,多位专家向媒体表示,水氢发动机有炒作嫌疑,在技术实现上并不科学。

5月24日下午,青年汽车方面向澎湃新闻书面回应称,“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。

查询发现,青年汽车的水解制氢铝合金技术由湖北工业大学通过专利授权而得。今年4月,湖北工业大学科技与产业处公示信息显示,该校拟将“一种水解制氢铝合金及其制备方法”(专利号:ZL201610564832.5)、“一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用”(专利申请号:201910117543.4)两项专利独家授权给南阳市青动能源科技有限公司在其运营期间使用,公示期为2019年04月17日至2019年04月19日。

随后,湖北工业大学材料与化学学院该技术专利的发明人向澎湃新闻记者证实,南阳“水氢汽车”所用的关键技术正是来自于该学院的研究。

雷锋网新智驾检索这项名为“水解制氢铝合金”的专利发现,该发明在技术领域上属于金属材料技术领域,具体涉及一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用。发明目的在于克服现有技术不足,提出一种与添加Ga或In制氢铝合金产氢性能相当,但成本相对较低的水解制氢铝合金。

为降成本而来

国家知识产权局官网信息显示,我国制氢铝合金的技术专利最早由陕西科技大学于2014年12月提出申请,专利公开日为2016年10月。在此项专利公开日之前,湖北工业大学也于2016年7月份提出“一种水解制氢铝合金及其制备方法”的专利申请。今年2月,湖北工业大学的原班人马再次提出名称相同的专利申请。

雷锋网新智驾对比发现,陕西科技大学的专利内容中,制氢铝合金的制备思路主要是,在纯铝中引入多元低熔点合金Ga、In、Sn、Bi,铝合金内部少部分的Ga、In、Sn、Bi元素在析出α-Al相的过程中与Al形成了固溶体,大部分Ga、In、Sn、Bi元素则以偏析相的状态存在于α-Al相晶界处,破坏Al2O3氧化膜,同时提高铝的电极电位,降低成本,另外,通过预合成方法,提高合金材料的均匀性,以提高材料制氢效率。

在技术方案中,陕西科技大学的制备方法分为三个步骤:

(1)将纯度大于99%的金属Al锭、Bi锭以及Ga-In-Sn三元合金按配比准确称量配料,Al:92.5%-98.5%,Bi:0.5%-2.5%,Ga-In-Sn三元合金:1%-5%,其中三元合金中Ga-In-Sn质量百分含量比为13:65:22;

(2)将步骤(1)中所称量的金属Al锭置于坩埚中,在高温炉内保持升温速度15~20℃/min,加热至710-780℃熔化,再将对应比例的Bi锭及Ga-In-Sn三元合金倒入,并同时用搅拌棍把合金熔体搅拌均匀,并保温1-2小时;

(3)将步骤(2)所得铝合金熔液进行除渣并在模型中浇注,所得材料自然冷却即为制氢铝合金。

而湖北工业大学的专利技术则主要是为了降低制氢铝合金的成本。其表示,“中国专利CN104451214B、CN106191541A、CN105970031A和CN106011554A分别公开相关水解制氢铝合金及制备方法,上述专利的制氢铝合金的原料中,均使用了低熔点的Ga或In,由于Ga、In的成本较高从而导致制氢铝合金成本相应上升,从而提高了制氢成本。”

在湖北工业大学的技术方案中,提供的水解制氢铝合金由以下质量百分含量的原料组成:Al 90~95wt%和添加剂5~10wt%;所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属氯化物中的一种或多种。制备方法包含两个步骤:

S1.按质量百分比称取原料;

S2.按比例称量好原料和磨球,在惰性气体保护下将所述原料球磨混合均匀后,在惰性气体保护下取出,即得到水解制氢铝合金。

湖北工业大学在专利中表示,为了考察制氢铝合金在不同水质中的产氢性能,选择实施例7在海水、生活污水、自来水和矿泉水中进行试验,试验结果如图2所示。由图2可知,本发明得到的铝合金在海水、生活污水、自来水和矿泉水中均能正常水解制氢,该铝合金在海水中的产氢量可达到1274mL/g,在生活污水中的产氢量可达到1190mL/g,在自来水中的产氢量可达到1247mL/g,在矿泉水中的产氢量可达到1225mL/g。比较例1中产氢量为1210mL/g。

距离商业应用还有多远?

早在2000年,燃料电池汽车就被我国列为新能源汽车的“三纵三横”战略之一。不过,目前这一技术的商业化应用仍未大规模展开。数据显示,我国去年全年的氢燃料电池汽车产量仅达到1619辆。

根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》预计,到2020年,我国燃料电池车辆将达到1万辆;到2030年,燃料电池车辆保有量将达到200万辆。这意味着氢燃料电池车将迎来一轮真正的爆发。

不过,当前阻碍氢燃料电池汽车大幅推广的原因,一方面在于氢燃料电池技术的自身发展,另一方面在于加氢站高昂的建站成本。

湖北工业大学此项专利发明的相关人士向澎湃新闻表示,“简单来说,它的原理是铝合金材料的水解反应产生氢气,氢气和燃料电池堆作用产生电能的过程,是从化学能量转化为电能的过程,光有水是没用的,还需要制氢材料。网上说的“水氢发动机”这个说法是不科学的,本质上不是发动机,是一个车载制氢系统。”

雷锋网新智驾注意到,目前制备氢气主要有分解水制氢、微生物制氢、铝水反应制氢几种技术,但在实际的商业化应用中,均面临电流效率不高、制备工艺复杂和成本较高等问题。如果要运用在汽车上,还需要将氢气通过长管拖车从氢源地运输至加氢站,经由氢气压缩机增压后储存至站内的高压贮气罐中,再通过氢气加气机为燃料电池汽车加注氢气。

“正铝具有资源丰富、价格低廉、易保存、水解产氢量大(124 4mLg~(-1))等特点,是 NaBH_4 水解产氢的理想替代品。本文用机械球磨法制备了系列铝合金,并对其与水反应产氢的性能进行了研究。结果表明:锡和铋能提高铝的活性,其与铝形成的合金能在常温下与水反应。但铝锡合金在常温下与水反应速度缓慢,而铝铋合金能与水迅速反应,产氢率可达80%。”中科院大连化学物理研究所发布的《移动氢源用铝合金制氢技术研究》指出。

一旦水解制氢铝合金的技术真正实现,理论上的确可以绕过加氢站对车辆进行直接供氢,但问题是,制铝合金是否真的如其所说可以降低制氢成本?

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