“水氫”汽車(chē)之路行得通嗎？

本報(bào)駐日本特約記者 李珍 本報(bào)特約記者 魏云峰 本報(bào)記者 馬俊

“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”原理可行但不新鮮

在剛剛過(guò)去的這個(gè)周末，號(hào)稱(chēng)“只要加水就能跑”的“水氫”汽車(chē)火了，網(wǎng)友們紛紛質(zhì)疑這種“改寫(xiě)能量守恒定律”的新能源汽車(chē)，其實(shí)是新版“水變油”騙局。當(dāng)事方青年汽車(chē)集團(tuán)25日解釋稱(chēng)原先的媒體報(bào)道有誤，“水氫”汽車(chē)實(shí)際是通過(guò)鋁合金與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣作為能源，“并非只加水就行”。26日接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪的多名業(yè)內(nèi)人士表示，盡管這種說(shuō)法在原理上行得通，但想要真正在車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，需要克服諸多技術(shù)難題，經(jīng)濟(jì)性更是堪憂。

青年汽車(chē)集團(tuán)最初宣稱(chēng)，“水氫燃料車(chē)”可在“不加油、不充電、只加水”的狀態(tài)下，卡車(chē)?yán)m(xù)航里程超過(guò)500公里，轎車(chē)?yán)m(xù)航里程可達(dá)1000公里。其原理是“利用一種特殊催化劑，可以將水轉(zhuǎn)換成氫氣”。但這種說(shuō)法迅速遭到外界質(zhì)疑。北京理工大學(xué)機(jī)械與車(chē)輛工程學(xué)院孫柏剛教授認(rèn)為，“只要加水就能跑”違背了能量守恒定律：“純水變成氫氣作為動(dòng)力，就和過(guò)去的水變油一樣，這是不可能的?！?/p>

青年汽車(chē)董事長(zhǎng)龐青年25日在接受媒體采訪時(shí)表示，“水氫”汽車(chē)并非只加水就行，而是利用催化劑，讓鋁合金與水通過(guò)置換反應(yīng)大量產(chǎn)生氫氣，然后再像普通氫能源車(chē)那樣，利用氫氣發(fā)電驅(qū)車(chē)行駛，“100公斤水可跑100公里”。

據(jù)介紹，這種“水解制氫”技術(shù)系年汽車(chē)與湖北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)。湖北工業(yè)大學(xué)26日發(fā)表聲明，詳細(xì)解釋了相關(guān)技術(shù)的原理。盡管金屬鋁容易與水反應(yīng)，但通常條件下鋁表面與空氣接觸會(huì)覆蓋一層致密的氧化膜，阻礙鋁與水的接觸反應(yīng)。該校董仕節(jié)教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的高效低成本鋁合金材料，能去除鋁表面的氧化膜，加速反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)快速水解制氫。

西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授江峰也在個(gè)人微博上發(fā)布“水解制氫”的相關(guān)試驗(yàn)視頻。視頻顯示，研究人員將少量的礦泉水倒入鋁粉罐，幾秒后罐中便迅速發(fā)生劇烈反應(yīng)，冒出大量氣體，這些氣體可以被明火點(diǎn)燃，并伴有爆燃聲。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家26日告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者，“水氫”汽車(chē)的核心在于如何從水中獲得氫氣，其他技術(shù)與普通氫燃料電池汽車(chē)并無(wú)差別。目前來(lái)看，通過(guò)催化劑“水解制氫”的基本原理是可行的。

也有質(zhì)疑認(rèn)為，澄清“只要加水就能跑”的傳聞后，“水解制氫”并不新鮮。2018年俄羅斯也研發(fā)出廢鋁制氫技術(shù)，可作為車(chē)載供電系統(tǒng)及固定式小型電力裝置。董仕節(jié)承認(rèn)，“美國(guó)等也有類(lèi)似技術(shù)，但我們?cè)谥茪渌俣?、效率等工業(yè)化制備應(yīng)用上處于世界先進(jìn)水平。只需要在車(chē)上安裝一個(gè)制氫裝置，循環(huán)更換裝置里的反應(yīng)材料即可，需要多少氫氣就制多少氫氣用多少氫氣，可解決目前使用高壓儲(chǔ)運(yùn)氫的過(guò)程中，存在泄漏、爆炸的危險(xiǎn)”?！?/p>

“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”想裝車(chē)不容易

盡管“水氫”汽車(chē)的原理很簡(jiǎn)單，“金屬鋁置換氫氣是中學(xué)的化學(xué)知識(shí)”，但想讓它真正投入使用，還有很多難題。

外界質(zhì)疑最多的就是“水氫”汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)氫能源汽車(chē)而言，如何控制使用成本向來(lái)是核心問(wèn)題之一。在推廣氫能源汽車(chē)最為賣(mài)力的日本，已有99座加氫站，主要由提供加氫服務(wù)的日本ENEOS公司運(yùn)營(yíng)（左圖）。目前加注氫氣的價(jià)格是1公斤在1000日元至1100日元左右（63元至69元人民幣）。以豐田公司的Mi?rai氫燃料電池汽車(chē)為例，該車(chē)的高壓儲(chǔ)氣罐可以容納5公斤氫氣，加滿一次氫氣只需4300日元左右（日本政府對(duì)使用清潔能源有補(bǔ)貼），最多可行駛650公里。這樣算下來(lái)，氫能源汽車(chē)確實(shí)比汽油車(chē)省錢(qián)一些。不過(guò)，由于氫能源汽車(chē)在日本仍處于起步階段，ENEOS公司表示他們的加氫站實(shí)際是在賠本運(yùn)行。

“水氫”汽車(chē)面臨的成本困境更為明顯。有質(zhì)疑稱(chēng)，當(dāng)前市場(chǎng)上金屬鋁的價(jià)格已超過(guò)每公斤10元，即便是在最理想的環(huán)境下，以9公斤鋁制取1公斤氫氣來(lái)計(jì)算，生產(chǎn)1公斤氫氣的材料成本約為63-90元，這還沒(méi)有將塊狀鋁制成鋁粉的費(fèi)用和能耗計(jì)算在內(nèi)。相比氫燃料電池汽車(chē)，“水氫”汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性更差。還有人質(zhì)疑，鋁本身就是通過(guò)電解產(chǎn)生，這個(gè)過(guò)程耗電量很大，“水氫”汽車(chē)并不環(huán)保。

董仕節(jié)對(duì)此表示，研究團(tuán)隊(duì)已就成本和環(huán)保的問(wèn)題進(jìn)行了考慮。他說(shuō)，制氫后的水解產(chǎn)物都有較高的利用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過(guò)新能源汽車(chē)的使用回收后，可解決成本和環(huán)保的問(wèn)題。例如制氫后產(chǎn)生的偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用，高品質(zhì)的偏鋁酸可以用于電池隔膜產(chǎn)業(yè)，或進(jìn)一步加工成微納米級(jí)氧化鋁?！斑@些水解產(chǎn)物將通過(guò)汽車(chē)廠家回收再利用實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，成本可大大降低?！?/p>

接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》采訪的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，“水氫”汽車(chē)?yán)碚撋献畲蟮膬?yōu)點(diǎn)在不用高壓儲(chǔ)氣罐，所用氫氣“隨制隨用”。但汽車(chē)行駛時(shí)的功率會(huì)隨時(shí)變動(dòng)，如果突然需要提升功率，氫氣供應(yīng)需求猛增，如何保證“隨制隨用”的氫氣能供應(yīng)得上？另外，鋁與水的置換反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，在密閉的反應(yīng)罐里，這些熱量如何及時(shí)散掉也是需要考慮的問(wèn)題。董仕節(jié)也承認(rèn)，“目前在制氫反應(yīng)物的更換及后續(xù)制氫的穩(wěn)定性方面還待進(jìn)一步研究”。▲

氫能源車(chē)推廣面臨多個(gè)難題

相比“水氫”汽車(chē)，目前國(guó)際上更主流的氫能源汽車(chē)是采用燃料電池技術(shù)，隨車(chē)裝有高壓儲(chǔ)氣罐，需要到加氫站加氫氣。但因?yàn)榉N種原因，這些氫能源車(chē)的推廣之路并不順暢。

據(jù)日本“2018年住友售車(chē)報(bào)告”顯示，Mirai從2014年12月上市以來(lái)至2018年10月，在日本國(guó)內(nèi)共計(jì)銷(xiāo)售2400輛，在海外（主要是美國(guó)）銷(xiāo)售了3800輛。日本研發(fā)氫能源汽車(chē)的還有本田技研工業(yè)公司，該公司2016年

3月推出的ClarityFuelCell全新燃料電池車(chē)面向日本政府和企業(yè)銷(xiāo)售，累計(jì)在日本國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售200輛，海外銷(xiāo)售1100輛。此外豐田還接受日本政府委托，為2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)發(fā)了一款名為SORA的氫能源大巴車(chē)和另一款名為Fine-comfortRide的乘用車(chē)。這兩款車(chē)目前在日本還沒(méi)有面向其他企業(yè)或者消費(fèi)者出售。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，當(dāng)前阻礙氫能源汽車(chē)推廣的問(wèn)題主要集中在三方面：成本、基礎(chǔ)配套設(shè)施和技術(shù)成熟度。據(jù)介紹，在使用成本上，目前氫能源汽車(chē)相比燃油車(chē)并沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì)，而售價(jià)卻相當(dāng)高。例如Mirai售價(jià)大約在730萬(wàn)日元（約合46萬(wàn)元人民幣）左右，在日本也屬于比較昂貴的汽車(chē)。ClarityFuelCell的售價(jià)也相差無(wú)幾。北汽集團(tuán)總經(jīng)理張夕勇表示，目前從材料購(gòu)置成本和使用成本來(lái)看，氫燃料電池汽車(chē)都高于純電動(dòng)汽車(chē)，更無(wú)法和傳統(tǒng)燃油汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)。

而氫能源車(chē)的相關(guān)基礎(chǔ)配套設(shè)施差距更大。氫氣存儲(chǔ)相關(guān)技術(shù)和安全性指標(biāo)高，導(dǎo)致加氫站的建設(shè)成本昂貴，直接困擾全球氫能源車(chē)的發(fā)展。2018年的數(shù)據(jù)顯示，全球建成的加氫站僅300多座，其中大部分加氫站都集中在日韓、歐洲和北美地區(qū)，我國(guó)目前投入運(yùn)營(yíng)的加氫站僅為13座。

此外，氫能源車(chē)的技術(shù)也還有待完善。除了車(chē)載高壓儲(chǔ)氣罐存在可能泄漏或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)外，當(dāng)前氫燃料電池車(chē)使用比黃金更貴的鉑作為催化劑，鉑還很容易因?yàn)榛煸跉錃庵械碾s質(zhì)而“中毒”失效。因此氫燃料電池車(chē)對(duì)氫氣的純度要求非常高，通常無(wú)法使用成本較低的化石燃料制氫或工業(yè)副產(chǎn)物制氫，只能靠成本最高的水電解制氫法?！?/p>