“水氢汽车”是纯粹的骗局吗?

来源:科普中国发布时间:2019-05-27

这个可能性很大。

  2019523日,南阳日报头版发文《水氢发动机正式下线,市委书记点赞!》。文章称,水氢发动机在南阳市正式下线啦!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。 

  该新闻一经报道,立刻在网络上引发轩然大波,质疑声此起彼伏。水氢汽车到底是纯粹的骗局还是颠覆行业的新兴技术?氢能源汽车的发展现状和未来前景如何?这一切还要从发展清洁能源的动机开始说起。 

    

南阳“水氢汽车”报道截图 

    

  全球变暖趋势加剧 新能源技术加速发展 

  大气层中的二氧化碳含量只有区区0.04%,却扮演了“地球空调”一般的重要角色。二氧化碳仿佛一层温室薄膜,将来自太阳的热量蓄积在地表,延缓其向宇宙空间逸散的速度。如果缺乏这万分之四的二氧化碳,地球表面的平均温度将从现在的14°C降低到-19°C,人类能够生存的地域面积将大大缩小,如今的中高纬度地区可能都将变成冰雪覆盖的不毛之地,可见相当微小的二氧化碳含量就能对地表温度造成强烈影响。然而,近一百多年以来,大气中二氧化碳的含量已经达到1750年的140%照此趋势预测,2100年左右,地球平均气温将在2000年水平的基础上增加0.3~4.8°C。 

  时至今日,科学界的主流观点已经明确了人类工业革命以来的生产、生活中对化石燃料的过分利用是造成温室气体排放和地球气候变暖的直接诱因。石油,煤炭,天然气等化石燃料在燃烧过程中产生的二氧化碳,饲育家畜过程中其消化道排出的甲烷,以及人工合成的氯氟烃类制冷剂是当前温室气体的主要来源。 

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的历次报告书中关于全球变暖趋势的评价,作者供图 

  从上图可见,IPCC1990年第一次发布报告到最近公布的第五次报告,关于人类活动是否是造成全球变暖的主要因素这一命题在认识上是不断深化的。 

  在这一背景之下,各种新能源技术也加快了各自的发展步伐。以碳排放大户,汽车行业为例,先后诞生了混合动力车、纯电车、氢能源车等等技术路线。 

  混合动力车不存在续航焦虑,通过插电式电池组或者被动动能回收系统提供的额外能量,与发动机并行的电动机系统可以在低速时提供主要动力,大大减少燃油消耗,从而实现减少排放的目标。纯电车在现阶段虽然存在明显的续航焦虑,但本身可以做到零排放。氢能源车以丰田旗下Mirai作为代表,理论上不存在续航焦虑并且实现零排放,但加氢站网络体系目前仍然需要进一步建设。 

几种典型温室气体的占比、性质、来源以及暖化系数比较,作者供图 

    

  我们还要多久才能驾驶氢能源电池车上路? 

  虽然在纯电车方面发力较晚,存在感不足,以丰田为代表的日本车企在新能源汽车的另外一条技术路线——氢燃料电池车方面,再次走在了世界前列。 

  2014年底,丰田公司开始在日本销售旗下的氢燃料电池汽车这款被命名为“Mirai”的车型,也由此成为世界上首个商业贩售的氢燃料电池车款。其名称“Mirai”取自日语单词“未来”(字形与汉字相同,日文罗马音mirai),彰显日本对未来实现氢能源社会的信心和期待。 

“Mirai”的实车照片和车内布置的储氢罐,来源:见图 

  作为世界上目前唯一量产的氢能源车,Mirai与传统汽车有着很多的显著差异。

      首先,动力模块为氢燃料电池,这意味着该车不搭载传统燃油车或者混动车的内燃机引擎,而是直接利用氢燃料电池组提供的电能驱动电机来产生动力

      其次,能量来源为氢气,车辆首先需要在加氢站加注氢气后才能运行,氢气将会储存在车内的储氢罐中。加注过程仅需3分钟,续航里程可达650千米。

      最后,Mirai的能量来源决定了其必须依赖于充分建设的加氢站体系才能获得良好的用户体验,而与遍布城市各处的加油站相比,加氢站分布密度在现阶段显然严重偏低 

  此外,由于氢燃料电池唯一的排放产物是水,氢燃料电池车与纯电车类似,都可以实现二氧化碳的零排放。加上续航能力优秀,不存在纯电车的续航焦虑,即便技术难度高于纯电车,氢燃料电池车仍然是新能源车中不可忽视的一股力量。虽然现有的氢气获取途径仍然可能消耗大量电力,但随着再生能源电力等相关技术的进步以及加氢站等基础设施的大规模建设,一个立足于不依赖于化石燃料的未来氢能社会将很有可能在本世纪中叶前得以实现。 

    

  南阳水氢汽车是一场彻底的骗局吗? 

  这次爆出的水氢汽车,其实最近几年屡有报道,相关企业在各地争取投资和政策扶持也属于正常的商业运作。与已经相对成熟的氢能源电池车相比,水氢汽车最大的卖点在于所谓的直接以水制氢,燃油车加油,水氢车加水。相关企业宣传水氢汽车将从根本上解决氢能源车短期内加氢站不足的重大问题,从根本上颠覆现有的行业格局。 

  理论上来看,水氢车的技术路线确实说得通没法像否定永动机一样彻底否定水氢车存在的意义。但最核心的问题还是技术成熟度,或者说是商业上的可行程度。水氢车宣称可以将注入水箱的水转化为氢气,然后再给氢能源电池组提供反应原料。这个技术路线如果单纯从能否实现的角度来看,其实一点不复杂,而且完全可行,纯粹是中学化学范畴之内的技术,跟高科技根本不沾边 

  以该路线的核心,水箱中发生的水制氢过程为例。企业负责人号称这一过程的关键是某种高性能催化剂。然而事实是这样吗? 

  根据媒体报道结果,该企业所称的催化剂实为金属铝,也就是说制氢过程实际上是一个水和金属铝发生反应释放氢气的过程。首先,金属铝在这个反应中扮演的角色完全不是催化剂。其次,铝和水的反应过程在正常条件下极为缓慢。最后,反应生成的产物如氢氧化铝如何处置? 

几种常见的制氢技术总结,可见能够同时实现低成本无排放的技术尚不存在,人类迈向氢能社会的路途依然漫长,作者供图 

  从公开报道我们也可以看出,该技术目前只在卡车一类大型车辆上进行了运用。我们不必讨论网上公开的信息是真是假,单说在卡车上安装这样一套类似的装置,实际上一点技术难度都不存在真正困难的是,如何让这台卡车拥有和普通燃油车一样的动力性能、续航能力、安全性以及维护便利性?且不说这之后的系统小型化了。 

水氢燃料车照片,来源:媒体报道 

  回到我们这个小结最初的疑问,南阳水氢汽车项目是一场彻底的闹剧或是骗局吗?从目前披露的情况和信息来看,我们不得不说这个可能性很大。而且,这也是整个国内学术共同体和业界相关人员的共同看法。当然,我们看到这起事件在媒体和公众的广泛参与下,热度已经持续走高。相信经过广泛的质疑和讨论,真相会浮出水面。 

   

  本文由“科普中国-融合创作与传播项目出品,搜索科学照镜,获取更多内容。  

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