雖然只是一條小新聞，但卻被各個(gè)汽車自媒體還有網(wǎng)絡(luò)大 V 們刷爆了朋友圈和微博。這些媒體人在沒有真正深入了解這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候，就在信口開河地調(diào)侃諷刺，無(wú)不體現(xiàn)出鍵盤俠的無(wú)知。直到我看到一位我非常敬佩的新晉“網(wǎng)紅”《李永樂老師》，在其最新一期的視頻內(nèi)容中用物理和化學(xué)原理，論證了水制氫用于車輛的可行性。這才是我在近幾天見到的對(duì)該技術(shù)最客觀、最有公信力的解讀。即便這樣，李永樂老師的視頻中仍有兩項(xiàng)錯(cuò)誤解讀，導(dǎo)致李永樂老師的個(gè)人觀點(diǎn)覺得該技術(shù)不見得可行，但他畢竟不是從事汽車專業(yè)研究的，可以理解，所以本期我來(lái)為大家解讀水制氫技術(shù)是怎么回事。
在青年汽車創(chuàng)始人龐青年公開的采訪視頻當(dāng)中可以看到，他從頭到尾只在說這是水制氫技術(shù)，但并未提到這項(xiàng)技術(shù)跟鋁有什么關(guān)系。所以很快的，就導(dǎo)致了媒體開始誤讀。有媒體認(rèn)為這是新時(shí)代的“水變油”騙局。
▲可用作UBS電源的便攜式低功率水鋁制氫機(jī)
“水變油”技術(shù) 90 年代曾經(jīng)騙取國(guó)家投資數(shù)十萬(wàn)元，但其中并沒有化學(xué)原理支撐，只是在水中加入了少量汽油、高錳酸鉀等易燃物質(zhì)，這樣就造成了把水加入到車輛當(dāng)中能打著火并且行駛的假象。后來(lái)地方政府支持的城市讓公交車大量使用這項(xiàng)技術(shù)，導(dǎo)致車輛行駛里程受到了極大的限制，并且由于大量水的存在，發(fā)動(dòng)機(jī)在水的侵蝕下生銹并提前報(bào)廢，才讓這個(gè)騙局公之于眾。所以說這種“技術(shù)”確實(shí)是一個(gè)騙局，因?yàn)樗闹饕煞诌€是水。
▲李永樂老師整個(gè)論證過程的板書
所以，此次青年汽車公布的水氫技術(shù)，讓媒體同行們很容易聯(lián)想到 90 年代的騙局，并且很多人會(huì)認(rèn)為是通過電解水產(chǎn)生氫氣再用于車輛的行駛。懂得最簡(jiǎn)單能量守恒常理的人都能知道這是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)殡娊馑枰碾娔鼙犬a(chǎn)生氫氣后能夠提供的電能要大得多。所以這是不可能用在汽車上的，只能用在工業(yè)上。
■ 青年汽車的這項(xiàng)技術(shù)是通過鋁跟水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣
我在半年之前的專欄《『湯叔解惑』燃料電池技術(shù)的新突破，固體粉末制氫技術(shù)》中就介紹過這項(xiàng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的本質(zhì)是利用鋁跟水發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和鋁氧化物從而得到氫氣的手段。李永樂老師的視頻里詳細(xì)描述了這個(gè)化學(xué)式以及計(jì)算了每制造一個(gè)體積的氫氣需要消耗的鋁的重量。
按照李永樂老師的算法，在完全反應(yīng)的情況下每產(chǎn)生 1 kg 氫氣需要消耗 9 kg 鋁，而每千克鋁的市場(chǎng)價(jià)格為 15 元，所以每千克氫氣的制取成本為 135 元。但是后面的算法就不對(duì)了，他用 1 kg 氫氣燃燒產(chǎn)生的熱量與汽油類比，得出了1千克氫氣相當(dāng)于 3 千克汽油熱值的結(jié)論，但水氫汽車并不是把氫氣用于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，我們知道活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率通常只有 30% 多，有70 %的能量變成熱量散發(fā)掉了，所以這個(gè)效率是極低的。青年汽車的水氫發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是燃料電池堆發(fā)電，也就是說用鋁水反應(yīng)制取的氫氣通入到燃料電池當(dāng)中直接發(fā)電，然后再用電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)使得車輛行駛。這個(gè)轉(zhuǎn)換效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直接用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒氫氣獲得機(jī)械能的效率。所以 1 kg 氫比 3 kg 汽油帶來(lái)的續(xù)航里程要高得多。
▲水鋁制氫反應(yīng)堆
以眾所周知的燃料電池車豐田 Mirai 為例，它有兩個(gè)儲(chǔ)氣罐，一共能夠攜帶 5.5 kg 的氫氣，并且在最嚴(yán)苛的美國(guó)EPA標(biāo)準(zhǔn)下能夠續(xù)航 502 公里，也就是說相當(dāng)于 1 kg 氫氣能夠行駛 100 公里，如果換算成 等速續(xù)航標(biāo)準(zhǔn)，續(xù)航里程可以達(dá)到 1 000 公里也就是說 1 kg 氫氣可以驅(qū)動(dòng)汽車行駛接近 200 公里。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)比 3 kg 汽油驅(qū)動(dòng)汽車的行駛里程長(zhǎng)。如果換算成成本，相當(dāng)于 135 元的鋁（水的成本忽略不計(jì)）可以驅(qū)動(dòng)車輛按等速續(xù)航標(biāo)準(zhǔn)行駛大約 200 公里，而依靠燃燒汽油來(lái)算的話同樣行駛 200 公里，每百公里油耗 8 L，每升油價(jià) 8 元，大約需要 128 元。這樣看下來(lái)，鋁制氫然后通過燃料電池驅(qū)動(dòng)汽車的“耗材成本”與燃燒汽油的成本基本上相當(dāng)了，如果算上汽油未來(lái)價(jià)格持續(xù)提升那么從成本上來(lái)說甚至更有優(yōu)勢(shì)。
▲可以裝車使用的水鋁制氫反應(yīng)堆級(jí)燃料電池堆總成
■ 反應(yīng)后生成的除了氫氣以外，并不是氫氧化鋁，而是高純度的氧化鋁
基于上文的算法，鋁水制氫系統(tǒng)的使用成本，只能說與燒汽油相當(dāng)，并沒有什么成本優(yōu)勢(shì)，但更重要的還在后面。青年汽車這項(xiàng)技術(shù)最核心的是鋁水反應(yīng)催化劑。在催化劑的幫助下，反應(yīng)速度可以極快也可以極慢，完全可以受控。并且，發(fā)生反應(yīng)后除了產(chǎn)生氫氣以外還會(huì)產(chǎn)生三氧化二鋁而不是氫氧化鋁。也就是說反應(yīng)產(chǎn)物不是李永樂老師說的像漿糊一樣的氫氧化鋁，而是高純度的三氧化二鋁粉末。這種粉末是用來(lái)制造人工藍(lán)寶石的材料，市場(chǎng)價(jià)格極其昂貴（以克計(jì)算單價(jià)）。
所以，如果算上反應(yīng)產(chǎn)物回收產(chǎn)生的價(jià)值，那么氫氣的制造成本就可以降得很低了。能降到多低呢？如果整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)能夠建立，那么經(jīng)過計(jì)算每制造1 kg 的氫氣，成本可以降低到 25 元。這就意味著每行駛 200 公里只需要花費(fèi)25塊錢，即便按照 NEDC 的工況法，每行駛 200 公里也花費(fèi)不會(huì)超過 35 元。這與燃燒汽油需要花費(fèi)上百元相比，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了使用成本。這也是龐青年在視頻中說到的，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)回收到專門的容器當(dāng)中，用戶只需要把容器取下交給回收公司即可。
▲車用燃料電池反應(yīng)堆
■ 總結(jié)
鋁水制氫技術(shù)并不是 90 年代的水變油騙局，它是由化學(xué)公式以及生態(tài)系統(tǒng)支撐的新型環(huán)?？萍?。其中的核心技術(shù)是催化劑配方（通過不同配方的催化劑來(lái)控制反應(yīng)速度）。并且反應(yīng)材料并不需要高純度的鋁塊，而是金屬鋁粉或者鋁合金粉末，鋁的純度不高，里面夾雜合金材質(zhì)更有利于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。最重要的一點(diǎn)就是氧化反應(yīng)物只要能實(shí)現(xiàn)回收，就能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。龐青年在視頻中沒有說的很詳細(xì)并不是他不了解，而是很多東西目前還不能完全公開，否則很容易被人抄襲。
采用這項(xiàng)技術(shù)的好處不言而喻，除了成本上的優(yōu)勢(shì)以外，水和鋁合金粉末是便于攜帶和儲(chǔ)存的原料，安全無(wú)毒、容易獲取。從制造運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存相比純氫氣都要由更明顯的優(yōu)勢(shì)。除了可以應(yīng)用在汽車產(chǎn)業(yè)還可以應(yīng)用在 UBS 電源產(chǎn)業(yè)，這可不僅僅只是給電腦供電的 UBS ，也能夠?qū)崿F(xiàn)給整棟樓房提供不間斷電源、甚至廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)等。由于反應(yīng)速度可以通過催化劑來(lái)調(diào)節(jié)，最快反應(yīng)速度可以在瞬間釋放大量氫氣，甚至可以用于制造魚雷推進(jìn)器。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)目前還在推廣階段，面臨的最大問題就是成本。因?yàn)楝F(xiàn)在只是在試制階段，所以每千瓦功率的鋁水反應(yīng)堆和氫燃料電池反應(yīng)堆的成本接近一萬(wàn)塊錢人民幣，所以如果制造一臺(tái) 70 千瓦（接近 100匹）的車載設(shè)備，這套系統(tǒng)的成本需要 60 多萬(wàn)元，但是隨著大規(guī)模生產(chǎn)，相信成本能夠得到極大的降低。
