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被误解的“水氢”技术:不等于水变氢

本文来源于《财经》 2019-05-24 17:29:00
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真正的水氢技术是已经实现产业化的甲醇-水蒸气重整氢技术,而非简单理解的“水变氢”,大规模商用制氢仍存诸多困难

《财经》记者 王斌斌 陈亮/文 施智梁/编辑

“车载水可以实时制取氢气,车辆只需加水即可行驶。”这是近日广泛传播的《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》一文中最受争议的焦点。

其中的主角之一是总部位于浙江金华的青年汽车集团。早在2017年8月21日,该公司就发布了“全球首辆水氢燃料汽车”。

根据公司的官方信息披露,青年水氢燃料车不用加油,也不用充电,只加水,续航里程超过500公里,轿车可达1000公里。青年水氢燃料车的车顶安置一个蓄水箱,车内的特殊的转换设置可以将水转换成为氢气,再输入氢燃料反应堆,产生电能,然后驱动车载电机和引擎,使得汽车行驶。

当时,该公司技术人员表示,水氢燃料车的最大秘密,也就是科技成果就是一种特殊催化剂,在这种特殊催化剂的作用下,才能将水转换成氢气。

一位曾在美国工作多年的氢能专家对《财经》记者表示,从科学原理来讲,通过水和多种金属氢化物反应是可以获得氢气的。从这次报道来看,车辆加水的本质并不是把水变成氢,而是制氢的化学反应需要水的参与。

镁和铝都是可能的催化剂物质,但青年汽车并不愿意将其所谓的“催化剂”秘密向外公布,公众就容易理解为“水变氢”这样匪夷所思的“神奇技术”,真相并非如此。

“水氢”不等于水变氢

“真正的水氢概念并非如青年汽车所说,使用特殊催化剂将水转换成氢气再发电。”在2017年8月26日,针对青年汽车当时发布的“水氢技术”,广东合即得能源科技有限公司曾发表过驳斥声明。

他们表示,其控股股东上海合既得动氢机器有限公司(下简称合既得)是“水氢”概念的创始团队。2016年正式获得“水氢”商标证书 ,拥有“水氢”的全类注册商标。

青年汽车在没有得到任何授权的情况下擅自使用“水氢”品牌及概念,导致了社会对“水氢”品牌及概念的误解和扭曲。同时也对合既得的“水氢”商标构成了严重侵权。

根据广东合即得的表述,“水氢”其实是指“将小型化移动制氢与燃料电池的高度集成,以甲醇水为原料,通过汽化催化重整纯化等电化学反应得到高纯氢气,再利用燃料电池发电。”

这一观点得到了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的认可,他告诉《财经》记者,所谓的水氢电池就是甲醇-水蒸气重整氢燃料电池。

目前,全球采用的制氢方式有天然气-蒸汽重整、电解水制氢和甲醇制氢。其中,甲醇制氢又有三种途径:甲醇裂解、甲醇-蒸汽重整和甲醇部分氧化。甲醇-蒸汽重整制氢和甲醇裂解制氢已经实现产业化。

所谓甲醇-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,此后,产气如果要进入燃料电池,需要将产气再通过变换反应以及纯化步骤去除其中的一氧化碳,最后不含一氧化碳的富氢气体才能进入质子交换膜燃料电池。

中国科学院大连化学物理所在甲醇重整制氢和燃料电池电池应用方面颇有建树。同时,中国也有一批采用上述技术进行燃料电池应用的公司,如前述驳斥青年汽车的广东合即得能源科技有限公司。

但即使“水氢”能够得到并非“水变氢”的正名,它并非一个理想的大规模商业化制氢路线。

制氢的正确打开方式

无论采用哪种制氢技术,要想实现青年汽车所展示的车载制氢其实是个伪概念。多个车载制氢技术路线在2004年已经被美国能源部否决。

一位氢能初创企业高管也对《财经》记者表示,美国等国家都已经反复试验过青年汽车所讲述的这些概念,全部都被美国能源部否定了车用的商业可行性。

国内某头部车企的燃料电池项目总工程师告诉《财经》记者,从车载制氢角度看,“由于制氢的辅助装置带来的成本,布置空间以及氢气加压,纯度等问题,再加上大规模燃料供给,目前不是主流。”

该工程师以铝为催化剂制氢为例,过一段时间就要回收,然后再装上新的,用过的又要拿回去处理,“这需要建多少个(铝催化剂的补充和处理)站点?”

目前,国内乃至国际主流的制备氢气方式仍是在工厂大规模生产,一小部分也可能是在加氢站进行站内制取。

氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢(甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等)、石化资源制氢(石油裂解、水煤气法等)和生物质制氢等方法。但目前氢气制备或在环保或在成本方面,都存在缺陷,并真正实现低成本大规模的量产。

煤炭企业对氢能表示出极大兴趣,力图将煤制氢作为转型发展的重要途径。煤制氢具有原料充足、成本低廉、技术成熟、生产规模大等特点,现阶段是最有市场竞争力的制氢技术路线。

但是煤制氢短期内难以实现清洁低碳。根据中国宏观经济研究院能源研究所副主任熊华文及助理研究员符冠云的测算,平均而言,生产1吨氢气需要消耗煤炭约6-8吨,排放15-20吨左右的二氧化碳,此外还会产生大量高盐废水及工业废渣。

而其他比较受关注的是工业副产氢和电解水制氢,尤其是电解水制氢,与“南阳事件”中的加水变氢公众认知更为接近,电解水制氢也是更容易被公众理解的。

但是工业副产氢提纯成本颇高,电解水如果是在可再生能源地区制取,运输成本高昂,若选择输电,也需要很高的成本。

在燃料电池汽车的商业化起步阶段,“电电混合”(即燃料电池+动力电池)的技术路线更适合中国现状。

氢燃料电池加氢时间短,只要三五分钟,行驶里程一般在500公里以上,弥补纯电动在这两方面的不足。但氢能存在基础设施不够多,加注成本高的不足。“电电混动”让两者优势互补,在国内燃料电池功率有限的情况下,是一个比较好的商业化方向。

正如同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐所言,“只有汽车行业和能源行业共同合作,中国的氢能源汽车才有真正的发展机遇。”

(本文为《财经》与腾讯新闻独家合作内容,谢绝转载。)

(编辑:赵子坤)
关键字: 技术 于水变
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