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汽车加水就能跑?别闹了,主角其实还是电!

时间:2019-05-24 阅读:
从技术上说,利用氢气氧气结合这个化学反应驱动车辆没什么问题,但青年汽车的问题出在“只加水”这三个字上。据调查了解,想要在车上制氢,有两种路径,但两种路径其实都不是只加水,“只加水就能跑”的说法根本站不住脚。

日前,河南省南阳日报一则《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》的报道在网络发酵。

据该文章报道,当地氢能源汽车企业——青年汽车研发了一种“水氢”发动机,“意味着车载水可以实时制取氢气,车辆只需加水即可行驶。”

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因为“只加水即可行驶”的说法存在较多疑点,该报道迅速在网络上形成热议,人民日报等媒体也跟进报道进行质疑。

这一现象既反应了目前氢能源汽车,或氢燃料电池汽车再次兴起,成为社会广泛关注点的现状,又反映了目前国内大部分非专业人群,对氢燃料电池汽车缺乏基本认知的尴尬现实。

那么这个水氢燃料汽车到底是何方神圣?只加水就能跑的说法到底站不站的住脚?氢能源汽车到底是什么原理?国内氢能源产业到底发展到什么阶段了呢?车东西经过调查采访,进行深度解析。

汽车加水就能跑?别闹了

5月23日,《南阳日报》发布头版报道,称当地氢能源汽车企业——青年汽车下线了水氢发动机,仅加水即可行驶。而在前一天,市委书记、市长等相关领导也到场见证了下线仪式。

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南阳日报报道

根据相关报道,青年汽车为浙江金华一家氢能源汽车,此前就曾发布过“水氢燃料汽车”的相关消息。人民网汽车频道2017年8月发布的题为“青年汽车首辆水氢燃料汽车亮相续航里程500公里”的报道称,青年汽车董事局主席庞青年表示,水氢燃料汽车不用加油、也不用充电,只加水,即可通过催化剂进行化学反应产生氢气,续航超过500公里。

而青年汽车集团相关技术人员在上述报道中表示,“水氢燃料车的科技成果是一种特殊催化剂,在这种特殊催化剂的作用下,才能将水转换成氢气。未来,该项技术也将应用在轿车上。”

这种说法一出,就引起网络一阵质疑。

首先,根据青年汽车的相关描述以及目前汽车产业的技术发展路径来看,这个水氢燃料汽车本身就是现在经常讲的氢燃料电池汽车。

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青年汽车的“水氢汽车”,图自人民网

其本质是在氢燃料电堆内让氢气和氧气通过化学反应相结合,进而形成电流驱动电机,并给电池充电的过程。

目前根据这一原理制造的氢燃料电池汽车在全球已经有一些量产案例,例如丰田Mirai、本田Clarity等氢燃料电池乘用车已经在美国开售。而我国的商用车企业北汽福田也制造了氢燃料的大巴进行示范运营。

从技术上说,利用氢气氧气结合这个化学反应驱动车辆没什么问题,但青年汽车的问题出在“只加水”这三个字上。

从字面意思来看,青年汽车的水氢燃料汽车需要加水,然后靠车载装置分解水来制得氢气,进而再向电堆中输出来发电,这一过程从理论上讲没有问题。

但据调查了解,想要在车上制氢,有两种路径,但两种路径其实都不是只加水,“只加水就能跑”的说法根本站不住脚。

路径一:电解水制氢 根本无法上车

第一种让水变氢气的方式是电解水。

工业上目前确实存在用电解水制氢的方法,所以如果青年汽车是这个思路,那它的水氢燃料汽车相当于是背了一套电解水制氢气设备,然后用水制造氢气,进而给电堆提供氢能的过程。

这个过程看似合理,但一个关键问题是,电解水需要消耗电能,所以如果青年汽车采用了这个路径,那它除了加水,但还需要耗电才能制氢气!

所以,只加水的说法站不住脚,还得充电!

与此同时,即使不考虑还需要用电的情况,这个过程的效率也低到没有意义。

一位氢燃料电池从业者向车东西提供的数据显示,目前的电解水技术,需要消耗4-5度电,才能指出1立方的氢气,11立方的氢气能产生十几度的电。

换算一下就是消耗四五十度电制造11立方的氢气,然后再发出十几度的电!

很明显,先用电把水变成氢气,再让氢气与氧气结合发电,两次转换白白浪费了几十度电,这个过程根本毫无意义。

路径二:甲醇重整制氢 但加的是甲醇!

除了电解水制氢,目前还存在利用甲醇重整这一化学反应来制氢的路径。

据了解,甲醇与水蒸气在一定温度和压力条件下,通过催化剂催化,可以发生甲醇裂解和一氧化碳的变换反应,进而生成氢气和二氧化碳。

基于这个化学原理,可以在车上安装一个甲醇重整装置进而生成氢气,然后让氢气进去氢能源电堆,与氧气反应产生电能。

这一技术路径目前确实存在,东风特种汽车公司与苏州氢洁电源公司在2018年10月还发布了一款甲醇重整氢燃料电池汽车,并且获得了工信部303批次公告。

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甲醇重整氢燃料电池汽车

上述事实说明,这一路径目前确实可行,但是这个技术叫做甲醇重整,基于此推出的车型叫做甲醇重整氢燃料电池,由此可见其制氢的核心原料是甲醇,水只是其中一种原料。

所以如果青年汽车采用的是这种路线,那它的说法应该是往汽车里加甲醇而不是加水。

不过需要注意的是,目前甲醇氢燃料电池汽车技术也还在发展之中,目前只有一些测试车辆投产,技术还远没到可大规模量产应用阶段。

此外需要注意的是,青年汽车此前在对外解释时,说其制氢方式的核心是采用了某种催化剂,可以直接将水制成氢气。但尴尬的是,在被报道两年多的时候里,青年汽车一直拒绝透露这个神秘的催化剂到底是什么。

而且从化学原理可知,催化剂本身不参与反应,想要通过水的化学反应产生氢气,还需要另一种原料参与,那从这个角度来说,这车也不是只加水就能跑。

氢燃料电池汽车再获重视 但行业仍处于起步阶段

4月初,三款氢燃料电池车首次登上《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,享受每辆车20万-50万的国家补贴,与部分地方政府的等额补贴,总额最高可达售价的70%,也就是说补贴总额最高可达100万元,补贴措施至少会持续到2020年。

与补贴大幅退坡的纯电车型相比,政府对燃料电池汽车的厚爱,让原本处于边缘地带的氢燃料电池汽车再次来到了人们的视线之中,也再次带起了国内氢能源汽车产业的小高潮。

氢燃料电池汽车是燃料电池汽车的一种,此外还有甲醇、天然气、乙醇等燃料电池汽车,但氢燃料电池汽车是目前的最主流发展方向。

如下图,氢燃料电池汽车的核心是氢燃料电堆,其核心部件是中间的质子交换膜,而质子交换膜两侧又分别是阳极板和阴极板。工作时,向阳极板侧通氢气,向阴极板侧通氧气,就会发挥化学反应,产生电流,即可驱动车轮,或给电池充电。

由于这一反应过程中排放只有水,且氢气和氧气在地球上几乎用之不竭,加氢只需几分钟非常便捷等优势,氢能源被丰田等车企,以及部分国家认为是未来的终极能源形式而备受关注。

2015年起,丰田、本田相继在美国推出氢燃料电池轿车Mirai和Clarity,向全球验证了氢燃料电池汽车的可行性,随后也引起了包括我国在内的氢燃料电池汽车研究浪潮。

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丰田Mirai

在我国推广新能源汽车之初的2009年,就推出了《节能与氢能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》,提出由中央财政对燃料电池汽车进行6-60万不等的成本差价补贴的优惠措施。

随后2011年的《中华人民共和国车船税法》又规定燃料电池汽车与纯电动汽车、插混车一样,享受免征车船税的优惠。

并在随后的新能源汽车补贴方案中,一直给予燃料电池汽车高额补贴,激励相关企业进行研发工作。

随后,国内像是北汽商用车、福田欧辉客车、宇通客车、东风特种汽车、中植汽车等商用车厂商先后入局。并出现了一批像是亿华通、新源动力、众宇、重塑能源、锋源创新、上海博氢新能源、鸿基创能等从事电堆、质子交换膜等关键零部件研发的氢能源企业。

虽然有着零排放、能源取之不尽、加氢便捷等优势的氢燃料电池汽车被国家看好并大力扶持,但目前氢燃料电池汽车现阶段并没有发展起来。

2018年,我国仅售出1527辆氢燃料电池汽车,其中客车1418辆,货车109辆。而2018年全国商用车总销量为437.1万辆,燃料电池车的渗透率不足万分之3,而即使放眼全球,总销量也不到1万台,可谓非常边缘化的技术和产品。

原因主要在于氢燃料电池汽车的技术和市场都不够成熟。

一方面,目前电堆的发电功率较低,代表最先进技术的丰田Mirai电堆为113kW,而我国量产的电堆则多在50kW左右,动力性远不如纯电动汽车。

与此同时,由于技术尚处于早期,生产成本较高,一套电堆成本需要几十万元,进而导致量产车丰田Mirai、本田Clarity的售价达到40多万元,商用车则动辄上百万元。

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加氢站

另一方面,目前制氢成本仍然较高,且加氢站严重不足(国内只有几十个),氢能源汽车还不具备大规模使用条件。

随着石化燃料的日益减少以及日益严格的环保法规,全球汽车产业向着新能源产业转移已是必然。

但如果所有的汽车都采用纯电驱动,电网无法承受。因此各国政府也都在寻找纯电之外其他方案,我国政府就看中了氢能源汽车这一路径,因此虽然其一直都处于边缘地带,仍在投入重金继续支持其发展。

(来源:智东西)

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