近日，南陽(yáng)市和青年汽車所謂“加水就能跑1000公里的車”究竟是否存在，這里面到底是黑科技還是純粹的騙局呢？

根據(jù)網(wǎng)上消息，目前基本可以判斷，不是假的，只是表述的概念不是很準(zhǔn)確，所謂水氫發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)該是金屬（鋁）—水反應(yīng)制備出氫氣，然后再用氫氧燃料電池發(fā)電，通過(guò)鋰電池儲(chǔ)能和緩沖，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的氫能源汽車。

這種應(yīng)用組合，并不新鮮，東莞北航研究院新能源客車，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)；上海交通大學(xué)的鎂水反應(yīng)制氫的小型燃料電池，也早已應(yīng)用在小型無(wú)人機(jī)上；中科院大連化物所等單位，也有很多氫能源電池；部分民營(yíng)企業(yè)，也有鋁空氣電池等金屬電池產(chǎn)品，用在野營(yíng)科考等領(lǐng)域。

燃料電池汽車

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的所謂新能源汽車，準(zhǔn)確來(lái)講應(yīng)該是儲(chǔ)能電池汽車，或者是電驅(qū)動(dòng)汽車，只是裝小電池的玩具汽車的放大版和商用版，這個(gè)儲(chǔ)能電池的作用與汽車電瓶的功能類似。

而燃料電池汽車，是新能源汽車的主流發(fā)展方向之一，它的組成更為復(fù)雜，多了一套氫氧燃料電池系統(tǒng)，可以給汽車電池（可以理解為電瓶）直接充電，而不是依賴充電樁。

準(zhǔn)確的說(shuō)，燃料電池是可以發(fā)電的，只是用氫氣發(fā)電，是水電解成氫氣和氧氣的逆反應(yīng)。我們的汽柴油車，也可以發(fā)出電來(lái)，是汽油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，因此震動(dòng)噪聲特別大，但氫燃料電池工作起來(lái)確是靜悄悄的，基本沒(méi)有噪音。

雖然燃料電池名字里面有“燃料”字樣，同時(shí)氫氣也能夠跟氧氣在一起劇烈燃燒，但在燃料電池卻不是利用燃燒來(lái)獲取能量，而是利用氫氣跟氧氣化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)形成電流的，這一過(guò)程最關(guān)鍵的技術(shù)就是利用特殊的“電解質(zhì)薄膜”將氫氣拆分，整個(gè)過(guò)程可以理解成蚊子無(wú)法穿過(guò)紗窗，但是更小的灰塵卻可以，電解質(zhì)薄膜也是燃料電池領(lǐng)域最難被攻克的技術(shù)壁壘。

很明顯，氫燃料電池汽車系統(tǒng)更為復(fù)雜。同時(shí)，它需要?dú)錃?。日本和德?guó)，都是高壓氣瓶?jī)?chǔ)氣態(tài)氫氣，一般是20兆帕到40兆帕的壓力，所以很多人認(rèn)為很危險(xiǎn)，而且加注氫氣的過(guò)程也要有很高的安全性標(biāo)準(zhǔn)。但只要加足了氫氣，就像汽車加滿了油，可以讓汽車跑很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，1000公里只是個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)，容易實(shí)現(xiàn)。

因?yàn)闅浞肿芋w積小，可以透過(guò)薄膜的微小孔洞游離到對(duì)面去，但是在穿越孔洞的過(guò)程中，電子被從分子上剝離，只留下帶正電的氫質(zhì)子通過(guò)，氫質(zhì)子被吸引到薄膜另一側(cè)的電極與氧分子結(jié)合。電解質(zhì)薄膜兩側(cè)的電極板將氫氣拆分成氫離子（正電）和電子、將氧氣拆分成氧離子（負(fù)電）和電子，電子在電極板之間形成電流，兩個(gè)氫離子和一個(gè)氧離子結(jié)合成為純水，是反應(yīng)的廢物。所以本質(zhì)來(lái)講，整個(gè)運(yùn)行過(guò)程就是發(fā)電過(guò)程。因此燃料電池堆棧代替的就是厚重且充電效率低下的鋰離子電池組。

為了容納更多的氫氣，液體氫氣也大量應(yīng)用，比如火箭發(fā)射，國(guó)外也有用液氫的飛機(jī)，寶馬、奔馳也都試驗(yàn)過(guò)直接燃燒液氫的發(fā)動(dòng)機(jī)，與現(xiàn)有的汽柴油機(jī)差別不大，就像家里用的液化天然氣。所以說(shuō)到這里，看到很多車是燒氣的，已經(jīng)用了好多年，所以氫氣使用也不用過(guò)多擔(dān)心。比如氣瓶，國(guó)內(nèi)外的高壓氣瓶技術(shù)已經(jīng)很成熟，70兆帕的都很常見(jiàn)，很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。但由于處于對(duì)氫氣爆炸的恐懼，大家還都在探索其他的儲(chǔ)存方式。

熱點(diǎn)關(guān)注

問(wèn)題1：到底有沒(méi)有所謂的水制氫技術(shù)？

答：電解水制氫能耗較大，在無(wú)外界能量輸入的車上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制氫更加不可能。但是呢，金屬可以通過(guò)還原反應(yīng)分解水制氫。中學(xué)化學(xué)里面學(xué)過(guò)，堿金屬和水反應(yīng)可以快速生成氫氣，但是堿金屬價(jià)格昂貴，用來(lái)制取能源開(kāi)車實(shí)在是得不償失。不過(guò)，除了堿金屬之外，還有一些金屬同樣能夠在不加入酸、堿的條件下分解水產(chǎn)生氫氣，例如鋅、鋁甚至鐵、鈷、鎳。當(dāng)然，這需要一些特殊的條件，包括催化劑和溫度、壓力的控制等等。最常見(jiàn)的，還是活潑金屬鎂和鋁，相對(duì)可控。

Mg+2H2O=MgO+2H2

2Al+3H2O=Al2O3+3H2

鎂和鋁的分子量分別是24和27，同等重量條件下，鎂制氫能力更強(qiáng)?？墒?，鎂還是比較貴。但鋁很常見(jiàn)。

主流的，就是水電解制氫和金屬制氫。都可以稱之為水制氫技術(shù)。

問(wèn)題2：鋁怎么能與水反應(yīng)？

家里用的鋁鍋，如果遇到水就反應(yīng)，鍋很快就會(huì)漏了。實(shí)際上，鍋的內(nèi)外面被致密的三氧化二鋁或者氧化鋁包圍著，鋁在里面，根本接觸不到水。如果讓反應(yīng)可以持續(xù)，破壞掉氧化鋁就可以了。

可是這怎么辦？什么是三氧化二鋁？名貴的藍(lán)寶石和紅寶石，主要成分都是三氧化二鋁。我國(guó)山東、河南一帶，做人工紅藍(lán)寶石的小作坊，早都攻克了這個(gè)小問(wèn)題，只不過(guò)氫氣直接就處理了，大多數(shù)只留下高純度的三氧化二鋁，鋁和寶石怎么能一個(gè)價(jià)值呢，浪費(fèi)點(diǎn)氫氣，這又算的了什么？

下圖是氧化鋁粉末

然而，有識(shí)之士發(fā)現(xiàn)，這是制氫的好辦法。實(shí)際上途徑比較簡(jiǎn)單，在高溫液態(tài)，改變鋁的成型結(jié)構(gòu)，或者添加點(diǎn)與水可以反映的其他組分。常溫下不反應(yīng)，在遇水和一定條件下，就可以持續(xù)反應(yīng)了。

問(wèn)題3：南陽(yáng)的所謂“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”使用的是哪種技術(shù)？

答：據(jù)說(shuō)，該項(xiàng)目使用的是某大學(xué)開(kāi)發(fā)的鋁金屬合金分解水制氫的技術(shù)，也就是說(shuō)，“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”實(shí)際上應(yīng)該叫做“鋁-水氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)”，假如當(dāng)初是這么個(gè)說(shuō)辭，是不是咱們就沒(méi)有這么多熱鬧看了？特制的鋁合金粉末可以與水發(fā)生反應(yīng)，快速生成氫氣，鋁被氧化為氧化鋁，這樣產(chǎn)生的氧化鋁純度很高，可以回收后作為產(chǎn)品出售，彌補(bǔ)部分使用差價(jià)。

問(wèn)題4：為什么鋁就能夠直接和水反應(yīng)生成氫氣？為什么選用鋁金屬？

答：鋁在金屬活性表中的位置較為靠前，在一定條件下（催化劑、溫度、壓力）能夠分解水產(chǎn)生氫氣，同時(shí)分子量較小，穩(wěn)定反應(yīng)的化學(xué)價(jià)較高，單位質(zhì)量的鋁產(chǎn)氫比其他金屬要高（9:1），同時(shí)，鋁屬于大宗工業(yè)產(chǎn)品，價(jià)格較低。這一點(diǎn)大家倒是可以做一個(gè)居家小實(shí)驗(yàn)：鋁粉（反應(yīng)物）加上鐵粉（催化劑）放在水中，加入一點(diǎn)食用鹽（提高導(dǎo)電性），然后把水加熱到70℃左右（或者直接倒入熱水），就能夠看到大量的氣泡冒出來(lái)，這些氣體就是氫氣了，做實(shí)驗(yàn)要千萬(wàn)注意安全，在通風(fēng)、沒(méi)有明火的地方做這個(gè)驗(yàn)證，不然會(huì)很危險(xiǎn)。

問(wèn)題5：這種產(chǎn)氫方式應(yīng)用在汽車上有什么優(yōu)勢(shì)？

答：首先，在加氫站、氫氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)鹊扰涮准夹g(shù)與基礎(chǔ)建設(shè)都遠(yuǎn)未完善的今天，車載實(shí)時(shí)制氫裝置不失為一種安全、有效的氫能源汽車發(fā)展方向。通過(guò)工藝流程和制氫專用裝置的特殊設(shè)計(jì)，可以保證氫燃料電池所需的具有一定壓力、流量的氫氣穩(wěn)定、安全、即時(shí)生成，隨產(chǎn)隨用，不需要特質(zhì)鋼瓶進(jìn)行儲(chǔ)存，而金屬和水本身不具有燃燒、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了氫燃料電池汽車的安全性。其次，反應(yīng)后的金屬氧化物仍然具有極高的回收利用價(jià)值，目前的市場(chǎng)差價(jià)約為10000元左右，而這10000元的投入可以使一輛氫燃料電池汽車行駛超過(guò)15000公里，平均每公里約0.67元，基本與汽油車價(jià)格持平。

下圖是其他車企的鋁水反應(yīng)電池新能源汽車

問(wèn)題6：這項(xiàng)技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？

答：這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用并不是遙不可及的，正如前面所說(shuō)，很多單位都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，在更新更好的儲(chǔ)氫技術(shù)出現(xiàn)之前，這項(xiàng)技術(shù)完全可以作為過(guò)渡技術(shù)進(jìn)行推廣。未來(lái)有可能出現(xiàn)能夠徹底解決氫能儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)，快速更換反應(yīng)物的裝置設(shè)計(jì)和“加鋁站”的服務(wù)配套建設(shè)需要跟上，同時(shí)整體的產(chǎn)業(yè)鏈（鋁金屬采購(gòu)和氧化鋁銷售）也需要打通，只能說(shuō)目前剛剛走出了工業(yè)化的第一步。

事情再探討一步，德國(guó)的212燃料電池潛艇，用的是稀土合成材料儲(chǔ)存氫氣的技術(shù)，很重的儲(chǔ)氫材料，只能帶一點(diǎn)點(diǎn)氫氣，同時(shí)還要攜帶液氧，儲(chǔ)存代價(jià)比較大。這種金屬水反應(yīng)技術(shù)，也許不僅僅在汽車上，可能在其他領(lǐng)域也有應(yīng)用的可能性。

綜上，這次報(bào)道的技術(shù)，實(shí)際上是“金屬水反應(yīng)制氫+氫氧燃料電池+儲(chǔ)能電池+電動(dòng)機(jī)”的組合動(dòng)力單元。

從技術(shù)原理上，能夠?qū)崿F(xiàn)，而且正在工程化和產(chǎn)業(yè)化。

同類技術(shù)的突破，使得氫燃料電池大巴在沒(méi)有加氫站的情況，也可以運(yùn)行。只要定期向大巴車加水和特殊燃料棒，大巴車即可以運(yùn)行，又被譽(yù)為“燒水的汽車”。更為重要的，車載氫發(fā)生器是“實(shí)時(shí)按需制氫”，平時(shí)車輛放置時(shí)不產(chǎn)生、也不存儲(chǔ)氫氣，相比常規(guī)氫能源車輛使用的高壓氫氣儲(chǔ)罐，安全性提升顯著。車載氫氣發(fā)生器的使用壓力低（小于7個(gè)大氣壓），相比常規(guī)氫能源車輛使用的高壓氫氣儲(chǔ)罐（壓力為350～700個(gè)大氣壓），更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。另外，特殊燃料棒制氫后的殘料可以加工成高純氧化鋁粉、氧化鋁纖維棉、多孔陶瓷等高價(jià)值產(chǎn)品，可以提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)，并降低氫氣成本。

客觀的講，一些技術(shù)原理正確的事情，不一定可以產(chǎn)業(yè)化，我們的現(xiàn)代科技，大部分都還是基于幾百年前的經(jīng)典物理和化學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)，但不一定便宜合算。

隱身衣原理正確，但由于光學(xué)頻段尺度，需要一個(gè)相當(dāng)大的場(chǎng)地，所以現(xiàn)實(shí)里沒(méi)有；水變油也是原理正確，它是用水里的二氧化碳，通過(guò)一系列酸化反應(yīng)，變成油組分的碳?xì)浠衔?，也就是C9到C16（碳9和碳16）各種烴類組合，只是成本很高，準(zhǔn)確的講，低成本的水變油不很容易。很多年前，確實(shí)有一個(gè)水變油的騙局，在水里加點(diǎn)什么，攪一攪就變成油了，后來(lái)被戳穿了而已。

這次的網(wǎng)絡(luò)輿論烏龍事件，我感覺(jué)是雙方面的，媒體和非技術(shù)人員在發(fā)言時(shí)進(jìn)行了過(guò)度保密（鋁金屬產(chǎn)氫技術(shù)），而很多大眾也不很理解，就造成了熱議。

科學(xué)探討與產(chǎn)業(yè)化是有聯(lián)系有區(qū)別的。創(chuàng)新往往不容易被大眾和商用接受。

這篇文章僅是對(duì)”水氫發(fā)動(dòng)機(jī)“技術(shù)及實(shí)現(xiàn)原理的探討，并不代表對(duì)于青年汽車的技術(shù)認(rèn)可，因?yàn)槠淠壳巴嘎兜募夹g(shù)細(xì)節(jié)的信息仍十分有限，到底能否實(shí)現(xiàn)”具有經(jīng)濟(jì)效益“的商用還有待進(jìn)一步觀察。