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从技术角度揭开庞青年“水氢车”面纱

发布日期: 2019-07-17
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“水氢车”揭开神秘面纱。

5月25日,庞青年在南阳工厂现场对媒体表示,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。

不过,智库君采访多位相关领域专家了解到,青年汽车所说的车载水解制氢技术,并不是其“新发明”,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,早在多年试错验证的过程中就被证明,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,把其中一些不完善的技术全被淘汰掉了,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智库君表示。

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智库君表示。

通俗来说,它和传统意义上的氢燃料电池车,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“车载水解制氢”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。但在试错之后,“车载水解制氢”被没有被采纳。

庞青年在现场介绍“水解制氢车”

而“车载水制氢氢燃料汽车”核心的关键技术是,在车内制氢。

据胡鸣若介绍,车载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水解,常见的有三种金属化合物,即,硼氢hua钠、氢化镁和铝粉。

他告诉智库君,美国能源部曾在2000年左右支持过车载硼氢hua钠粉末水解制氢技术的研发,开发此技术的公司叫Millennium Cell,由于技术始终不成熟,该公司于2008年倒闭,并从NASDAQ退市。此外,在2004年,美国能源部对车载燃料重整制氢技术进行了总结,由于技术等问题,美国能源部终止了该技术路线的进一步研发。

而胡鸣若此前曾做过一项金属化合物水解制氢技术的研究,使用的金属化合物是硼氢hua钠,他告诉智库君无论是硼氢hua钠还是其他金属化合物,水解制氢的过程中,难以攻克的地方有三点:

,金属化合物如果直接与水反应,它的反应速度是很慢的,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。若浆状杂质进入燃料电池,会对燃料电池的寿命有很大的损害;

第三,水解过程大量发热,很难处理。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。

“大约十年前,江苏丹阳有个公司也在做铝粉制氢,说是引进了韩国的技术,但只是用于一些固定的场合。金属化合物水解制氢技术应用场合只能是一些小型燃料电池系统,如便携电源等,没有办法用在需要快速响应的车载系统上面。”胡鸣若告诉智库君。

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,当一氧化碳浓度超标,会影响燃料电池寿命;此外,由于重整,二氧化碳含量可高达20%,首先这可能根本就没有减排的效果,其次会稀释进入燃料电池阳极的氢气浓度,对燃料电池运行的稳定性和寿命也都会带来影响。

车载制氢技术存在多种缺陷,想要商业化更是“伪命题”。

王诚对智库君表示,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。”有业内专家对智库君表示。

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,将非常复杂和麻烦。

此外,从能源使用上来说,制氢的手段都是大规模集中在大工厂的解决来实现,这是集约的。如果分散制氢,势必会造成能源的浪费。

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jia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。

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