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                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

                ?#28304;?#20316;简单计算,每9公斤铝可生成1公斤左?#19994;?#27682;气(按100%转化计)。这些连中学生都能够理解。?#27604;唬?#36824;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?#23578;?

                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?#20013;?#22320;反应、?#20013;?#22320;产生氢气。为解决这一难点,需要添加促进?#31890;?#22914;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?#21335;?,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?#23578;?#30340;。

                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?#21462;?/strong>

                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?#25216;?#21518;)。

                【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

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