水氢汽车被质疑 湖北工业大学发布水解制氢反应
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admin
2019-10-04 20:58

  5月26日,南阳“水氢汽车”关键水解制氢技术支持方——湖北工业大学学校在其官网发布说明,并向媒体提供了围绕此事四点疑问的回复。

  车载铝合金水解制氢技术主要是利用金属铝与水发生化学反应来制备氢气,属于一种制氢技术。铝水反应制氢可用下面的反应式表示:

  铝在地球上含量丰富,来源广泛,价格低廉,密度低,且铝水反应的过程不产生含碳和氮的有害物质,产物环境友好,金属铝水解反应也具有很高的氢气产量和产氢速率。虽然铝容易与水反应,但通常条件下由于铝表面与空气接触,会覆盖一层致密的氧化膜,阻碍金属铝与水的接触反应,因而如何有效去除铝表面的氧化膜,加速反应的进行,提高转化率是铝水反应的关键。

  针对以上难点,可通过优化制氢铝合金的成分以及制备工艺来获得具有高活性的产氢铝合金,实现快速水解制氢。制氢后得到水解产物偏铝酸,可以直接作为阻燃材料使用,高品质的偏铝酸可以用于电池隔膜产业,并可以进一步加工成微纳米级氧化铝,具有较高的经济价值。同时,偏铝酸和氢氧化铝经过加热可以得到品质较好的三氧化二铝。

  我校董仕节教授带领团队从2006年开始研发相关技术,并于2010年获批科技部973前期专项研究项目“车载水解制氢用铝合金制备的关键技术基础研究”、2017年获批国家自然科学基金面上项目“水解制氢用高活性微纳米Al-Ga-In-Bi2O3-SnCl2材料的制备及产氢机理”。

  授权专利ZL2.5公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法,主要是采用机械合金化的方式在金属铝粉中添加少量低熔点金属和无机盐制备出在常温常压下能与水反应产生氢气的水解制氢铝合金。并且,通过调整添加剂的含量可以获得不同产氢量的水解制氢铝合金。申请专利CN3.4公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用,其由90~95wt%Al和5~10wt%添加剂组成,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。该水解制氢铝合金采用机械合金化的方式制备而成。根据不同的需要,可以通过改变添加剂成分和含量以及机械合金化工艺参数获得产氢性能不同的水解制氢铝合金。上述两项专利现已授权给南阳市青动能源科技有限公司,允许其在授权期间使用,且授权期限为4年。

  该制氢技术由湖北工业大学董仕节教授团队领衔,其技术名称为车载铝合金水解制氢技术。团队从2006年开始研发相关技术,并获得国家973前期研究项目和国家自然基金的支持。前两年,通过科技成果转化的途径,团队与青年汽车集团签订合作协议,在大规模制氢及车载铝合金水解制氢新能源的运行控制等技术上开展攻关合作”。

  湖北工业大学董仕节教授表示,其技术与网传的所谓的“水氢发动机”并不是一回事,青年汽车只是使用了团队授权的制氢材料和相关技术,而其他的车用技术及装备来自于青年汽车。“通过我们的特殊材料和相关技术装置可以将水转换成为氢气,氢气再通过氢燃料反应堆,产生电能,然后驱动车载电机和引擎,驱动汽车行驶”。

  董仕节说,制氢技术是新能源汽车动力的关键之一,由团队提供技术支持,其他相关动力技术青年汽车已通过其他途径在整合研发之中。

  “我们的制氢技术并不是在一个装置里加水就可以产生氢气,而是水在制氢装置中与新型制氢材料共同作用的结果。”湖北工业大学董仕节教授解释,团队的核心技术在于研发了一种高效低成本的铝合金水解制氢材料,该材料在自主研发的制氢装置里和水发生化学反应后产生氢气,可实现低成本即时制氢。

  “简单来说,我们的技术创新点在于制氢材料和制氢装置。”董仕节说,水只是一个必备的反应物,核心技术是制氢材料、装备和控制系统。“车辆只需加水即可行驶纯属误解”。

  董仕节说,团队开发的高效低成本的铝合金水解制氢材料,已获得授权专利10项。“是一项实实在在的科技创新,美国等国家也有类似技术,但我们的技术在制氢速度、效率等工业化制备应用上已处于世界先进水平”。

  有专家表示,从技术角度来讲,在特定的装置中,通过水和特殊材料反应获得大量的氢气来驱动汽车具有可行性,但需要解决铝钝化、产物和铝粉分离等技术问题。从经济性来看,市场上铝的价格已经超过10元每公斤,按照9公斤铝制取一公斤氢气计算,则生产一公斤氢气的材料成本在63-90元,尚未考虑将块状铝制成铝粉的费用和能耗。因此,这种制氢路线并不符合节能和环保的要求。

  董仕节告诉记者,研究团队已经就成本和环保的问题进行了考虑。他说,制氢后的水解产物偏铝酸可以直接作为阻燃材料使用,高品质的偏铝酸可以用于电池隔膜产业,偏铝酸还可以进一步加工成微纳米级氧化铝。制氢后的水解产物都有较高的利用和经济价值,通过新能源汽车的使用回收后,可解决成本和环保的问题。“这些水解产物将通过汽车厂家回收再利用实现其价值,成本可大大降低。”

  目前,氢燃料电池技术面临的两个重大技术问题:车载储氢技术、加氢站基础设施建设,在这两个重大技术问题没有有效解决之前,车载水解制氢氢能源汽车集制氢、运氢和储氢于一体的技术不不失为一种可行的中间解决方案,当然未来最佳方案是车载储氢技术达到工业应用水平。

  董仕节表示,其团队技术已实现了廉价可控的生产方式,随时制备,随时使用,不需要存储和运输的环节。“只需要在新能源汽车上安装一个制氢装置,循环更换装置里的反应材料即可,需要多少氢气就制多少氢气用多少氢气,可以解决目前使用高压储运氢的过程中,存在氢气泄漏、爆炸的危险”。

  还有人质疑,目前提取氢的技术并不具备大范围可推广性。董仕节认为,其团队的技术已经解决了材料、控制等氢气制备等关键环节,青年汽车开发出了可以运行的装置。“目前在制氢反应物的更换及后续制氢的稳定性还待进一步研究,如果这些技术难题解决了,相关技术就可完全成熟,在新能源汽车上大规模应用车载制氢技术就指日可待”。