最近,一则《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》的新闻报道引起热议,它不仅给全民复习了一遍物理、化学、能量守恒定律、催化剂作用甚至是现阶段全球制氢方式等等知识点。不得不说,这篇新闻稿是成功的,在各大网站都喜登热搜排行榜。
我们先来看看水制氢汽车运动原理,简单的说就是,通过铝粉加催化剂的制氢方式,再用车内特殊的转换装置将水转换成氢气,再输入氢燃料电池,产生电能,然后驱动车载电机和引擎。咋一听好像从理论上,在实验室里是行得通的,但是从经济角度来看它真的可行吗?
我们一起来算一算,根据青年官方发布的铝+水制氢原理推断,根据两种不同路径反应计算,消耗掉300公斤的水,分别需要准备216公斤和144公斤的铝合金粉末。当然啦,这是纯理想状态下,因为同样续航里程,实际可能消耗更多水和铝。根据我们查询的情况,铝每吨价格在14000元以上,即千克价格在14元以上。欲续航300km,单是铝的消耗量就高达2000元以上。在如此价格面前,水的消耗价格基本可以忽略不计。800元以上的百公里运营成本,估计“水氢车”的量产之路基本渺茫。
另外,水氢发动机的化学反应非常剧烈,且膨胀并快速溢出反应容器。这意味着水氢汽车除了需要满足承载水、铝反应物质的空间外,还需要提供足够反应的容器空间及控制其反应安全、有效、可控进行的控制装置。而出于安全考虑,这些装置基本放在驾驶室后方,这也就占用了货箱的一部分长度空间。
基于以上两个方面,我觉得水氢汽车在商用车领域,至少是短时间内都无法达到量产阶段。看来 “水氢发动机”不靠谱,那靠谱的氢动力汽车都是什么样的呢?
我们以首款投放市场的氢燃料电池汽车丰田Mirai为例,不同于氢内燃汽车的直接燃烧,氢燃料电池汽车的核心在于电池,储氢瓶中的氢气和车外的氧气在进入电池后被电解质隔膜拆分,将氢气拆分为氢离子和电子,氧气拆分为氧离子和电子,电子流动形成电流,而氢离子和氧离子经催化剂结合生成水排出车外。虽然听起来似乎很简单,相比之下,技术沉淀更为深厚的丰田Mirai,国内售价大概在30多万,显得已经很便宜了。
不少网友可能会问,技术成熟,续航也高,还无污染,这么美好的氢燃料电池汽车为何普及不了呢?其实这个问题不在于技术,而在于氢能源本身,主要是基础设施建设很难。
一来,高压的液态氢对钢材具有腐蚀性,现在的运输管道都无法用来运输氢气,主要依靠罐车公路运输,此外,加氢站的建设投资成本也远高于加油站,同等效率的加氢站成本大约是加油站的5到6倍。目前国内的加氢站仅有不足30座,除了建设成本高,人们对氢气的恐惧也会阻碍加氢站的建设推广,由于加氢站的数量短期内无法和加油站一样普及,因此相对于同样0排放的电动车而言,氢燃料电池汽车虽然靠谱,但想要普及,依旧是遥遥无期。