青年汽車的“水氫發動機”究竟是什麽原理？

準確的叫法應該是水解製氫鋁合金。

文 | 祥威

5月23日，南陽日報的一則《水氫發動機在南陽下線，市委書記點讚！》報導發出後，旋即引發輿論爭議。文章稱，“水氫發動機在我市正式下線啦，這意味著車載水可以實時製取氫氣，車輛只需加水即可行駛。”

文中所指的水氫發動機系浙江青年汽車集團（下稱“青年汽車”）所有。對於這項技術，多位專家向媒體表示，水氫發動機有炒作嫌疑，在技術實現上並不科學。

5月24日下午，青年汽車方面向澎湃新聞書面回應稱，“車載水解製氫氫能源汽車不是光加水的，是反應物在我們研究的催化劑作用下，和水反應實時製氫，氫氣經過氫燃料發動機產生電，經過電機驅動車輛，使車輛行使。”

也就是說，原來的水氫發動機準確的叫法應該是“水解製氫鋁合金”技術。

查詢發現，青年汽車的水解製氫鋁合金技術由湖北工業大學通過專利授權而得。今年4月，湖北工業大學科技與產業處公示信息顯示，該校擬將“一種水解製氫鋁合金及其製備方法”（專利號：ZL201610564832.5）、“一種水解製氫鋁合金及其製備方法和應用”（專利申請號：201910117543.4）兩項專利獨家授權給南陽市青動能源科技有限公司在其運營期間使用，公示期為2019年04月17日至2019年04月19日。

隨後，湖北工業大學材料與化學學院該技術專利的發明人向澎湃新聞記者證實，南陽“水氫汽車”所用的關鍵技術正是來自於該學院的研究。

雷鋒網新智駕檢索這項名為“水解製氫鋁合金”的專利發現，該發明在技術領域上屬於金屬材料技術領域，具體涉及一種水解製氫鋁合金及其製備方法和應用。發明目的在於克服現有技術不足，提出一種與添加Ga或In製氫鋁合金產氫性能相當，但成本相對較低的水解製氫鋁合金。

為降成本而來

國家知識產權局官網信息顯示，我國製氫鋁合金的技術專利最早由陝西科技大學於2014年12月提出申請，專利公開日為2016年10月。在此項專利公開日之前，湖北工業大學也於2016年7月份提出“一種水解製氫鋁合金及其製備方法”的專利申請。今年2月，湖北工業大學的原班人馬再次提出名稱相同的專利申請。

雷鋒網新智駕對比發現，陝西科技大學的專利內容中，製氫鋁合金的製備思路主要是，在純鋁中引入多元低熔點合金Ga、In、Sn、Bi，鋁合金內部少部分的Ga、In、Sn、Bi元素在析出α-Al相的過程中與Al形成了固溶體，大部分Ga、In、Sn、Bi元素則以偏析相的狀態存在於α-Al相晶界處，破壞Al2O3氧化膜，同時提高鋁的電極電位，降低成本，另外，通過預合成方法，提高合金材料的均勻性，以提高材料製氫效率。

在技術方案中，陝西科技大學的製備方法分為三個步驟：

（1）將純度大於99％的金屬Al錠、Bi錠以及Ga-In-Sn三元合金按配比準確稱量配料，Al：92.5％-98.5％，Bi：0.5％-2.5％，Ga-In-Sn三元合金：1％-5％，其中三元合金中Ga-In-Sn質量百分含量比為13:65:22；

（2）將步驟(1)中所稱量的金屬Al錠置於坩堝中，在高溫爐內保持升溫速度15～20℃/min，加熱至710-780℃熔化，再將對應比例的Bi錠及Ga-In-Sn三元合金倒入，並同時用攪拌棍把合金熔體攪拌均勻，並保溫1-2小時；

（3）將步驟(2)所得鋁合金熔液進行除渣並在模型中澆注，所得材料自然冷卻即為製氫鋁合金。

在湖北工業大學的技術方案中，提供的水解製氫鋁合金由以下質量百分含量的原料組成：Al 90～95wt％和添加劑5～10wt％；所述添加劑為金屬單質、金屬氧化物和金屬氯化物中的一種或多種。製備方法包含兩個步驟：

S1.按質量百分比稱取原料；

S2.按比例稱量好原料和磨球，在惰性氣體保護下將所述原料球磨混合均勻後，在惰性氣體保護下取出，即得到水解製氫鋁合金。

湖北工業大學在專利中表示，為了考察製氫鋁合金在不同水質中的產氫性能，選擇實施例7在海水、生活汙水、自來水和礦泉水中進行試驗，試驗結果如圖2所示。由圖2可知，本發明得到的鋁合金在海水、生活汙水、自來水和礦泉水中均能正常水解製氫，該鋁合金在海水中的產氫量可達到1274mL/g，在生活汙水中的產氫量可達到1190mL/g，在自來水中的產氫量可達到1247mL/g，在礦泉水中的產氫量可達到1225mL/g。比較例1中產氫量為1210mL/g。

距離商業應用還有多遠？

早在2000年，燃料電池汽車就被我國列為新能源汽車的“三縱三橫”戰略之一。不過，目前這一技術的商業化應用仍未大規模展開。數據顯示，我國去年全年的氫燃料電池汽車產量僅達到1619輛。

根據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2016）》預計，到2020年，我國燃料電池車輛將達到1萬輛；到2030年，燃料電池車輛保有量將達到200萬輛。這意味著氫燃料電池車將迎來一輪真正的爆發。

不過，當前阻礙氫燃料電池汽車大幅推廣的原因，一方面在於氫燃料電池技術的自身發展，另一方面在於加氫站高昂的建站成本。

湖北工業大學此項專利發明的相關人士向澎湃新聞表示，“簡單來說，它的原理是鋁合金材料的水解反應產生氫氣，氫氣和燃料電池堆作用產生電能的過程，是從化學能量轉化為電能的過程，光有水是沒用的，還需要製氫材料。網上說的“水氫發動機”這個說法是不科學的，本質上不是發動機，是一個車載製氫系統。”

雷鋒網新智駕注意到，目前製備氫氣主要有分解水製氫、微生物製氫、鋁水反應製氫幾種技術，但在實際的商業化應用中，均面臨電流效率不高、製備工藝複雜和成本較高等問題。如果要運用在汽車上，還需要將氫氣通過長管拖車從氫源地運輸至加氫站，經由氫氣壓縮機增壓後儲存至站內的高壓貯氣罐中，再通過氫氣加氣機為燃料電池汽車加注氫氣。

“正鋁具有資源豐富、價格低廉、易保存、水解產氫量大(124 4mLg~(-1))等特點,是 NaBH_4 水解產氫的理想替代品。本文用機械球磨法制備了系列鋁合金,並對其與水反應產氫的性能進行了研究。結果表明：錫和鉍能提高鋁的活性,其與鋁形成的合金能在常溫下與水反應。但鋁錫合金在常溫下與水反應速度緩慢,而鋁鉍合金能與水迅速反應,產氫率可達80%。”中科院大連化學物理研究所發布的《移動氫源用鋁合金製氫技術研究》指出。

一旦水解製氫鋁合金的技術真正實現，理論上的確可以繞過加氫站對車輛進行直接供氫，但問題是，製鋁合金是否真的如其所說可以降低製氫成本？

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