您的位置:首页 > 娱乐频道 > 娱乐聚焦 >

南阳“水氢发动机”比日本技术还要发达?看美国能源部研究即一目了然

来源: 科学网 时间: 2019-06-04 15:26:53

最近有关

南阳基于铝-水反应制氢的燃料电池驱动,取名

在接近室温下,金属铝与水反应生成氢氧化铝和氢气:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

以此作简单计算,每9公斤铝可生成1公斤左右的氢气(按100%转化计)。这些连中学生都能够理解。当然,还有各种工程问题需要加以考虑(比如反应动力学、传递问题、技术经济分析等等)。

那么,从技术经济分析看,此技术路线是否可行?

实际上,除了上面的主要反应以外,还有别的反应,如2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2,虽然接近室温下生成氧化铝的反应占比很小,但是在铝颗粒表面形成氧化铝层,这氧化铝层隔离了金属铝颗粒与水的进一步接触。因此,简单地把铝粉和水混合在一起并不能保证持续地反应、持续地产生氢气。为解决这一难点,需要添加促进剂,如氢氧化钠(NaOH),用于破坏氧化铝层。

此外,基于铝-水反应制氢的燃料电池动力汽车的技术路线还存在如下许多难点:

铝-氢反应动力学慢(根据文献),难以满足美国能源部燃料电池动力汽车所需的最低氢流量目标。也就是说,制氢太慢,来不及提供足够的氢气,这样的车只能开开停停。通过这种方法生产氢气的成本取决于铝金属的成本。2010年的铝价是$2.2/公斤,按此铝价格推算,制氢成本大致是每公斤氢气$20。即使高产量,美国能源部的每公斤2-3美元的制氢成本目标无法实现。此外,要使基于铝-水反应制氢的燃料电池动力汽车大规模商业化,铝原料的供应可能也是个问题。结论:要使基于铝-水反应制氢的燃料电池动力汽车商业化,从技术经济分析看,是完全不可行的。

备注1:

(1)以铝为主要原料,是不可再生的;

(2)虽然铝-水反应制氢的燃料电池动力,很难用在商用汽车上,但有可能在便携式应用方面发挥作用,如应急发电机、笔记本电脑等。

备注2:此领域并非是本人的研究方向,未看过有关专利,文章主要摘自美国能源部项目的一份研究报告(参考见后)。

【参考】

U.S. Department of Energy, Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen. A Study of Issues Related to the Use of Aluminum for On-Board Vehicular Hydrogen Storage. Version 2, 2010.

作者:黄华江 科学网

相关阅读