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 15:51:01

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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