車輛只加水即可行駛？水氫汽車是一場純粹的騙局嗎？

最新 05-25

　　來源：中國科普博覽

　　2019年5月23日，南陽日報頭版發文《水氫發動機正式下線，市委書記點贊！》。文章稱，水氫發動機在南陽市正式下線啦！這意味著車載水可以實時製取氫氣，車輛只需加水即可行駛。

　　該新聞一經報道，立刻在網路上引發軒然大波，質疑聲此起彼伏。水氫汽車到底是純粹的騙局還是顛覆行業的新興技術？氫能源汽車的發展現狀和未來前景如何？這一切還要從發展清潔能源的動機開始說起。

南陽「水氫汽車」報道截圖

　　全球變暖趨勢加劇

　　新能源技術加速發展

　　大氣層中的二氧化碳含量只有區區0.04%，卻扮演了「地球空調」一般的重要角色。二氧化碳彷彿一層溫室薄膜，將來自太陽的熱量蓄積在地表，延緩其向宇宙空間逸散的速度。如果缺乏這萬分之四的二氧化碳，地球表面的平均溫度將從現在的14°C降低到-19°C，人類能夠生存的地域面積將大大縮小，如今的中高緯度地區可能都將變成冰雪覆蓋的不毛之地，可見相當微小的二氧化碳含量就能對地表溫度造成強烈影響。然而，近一百多年以來，大氣中二氧化碳的含量已經達到1750年的140%。照此趨勢預測，2100年左右，地球平均氣溫將在2000年水平的基礎上增加0.3~4.8°C。

　　時至今日，科學界的主流觀點已經明確了人類工業革命以來的生產、生活中對化石燃料的過分利用是造成溫室氣體排放和地球氣候變暖的直接誘因。石油，煤炭，天然氣等化石燃料在燃燒過程中產生的二氧化碳，飼育家畜過程中其消化道排出的甲烷，以及人工合成的氯氟烴類製冷劑是當前溫室氣體的主要來源。

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布的歷次報告書中關於全球變暖趨勢的評價，作者供圖

　　從上圖可見，IPCC從1990年第一次發布報告到最近公布的第五次報告，關於人類活動是否是造成全球變暖的主要因素這一命題在認識上是不斷深化的。

　　在這一背景之下，各種新能源技術也加快了各自的發展步伐。以碳排放大戶，汽車行業為例，先後誕生了混合動力車、純電車、氫能源車等等技術路線。

　　混合動力車不存在續航焦慮，通過插電式電池組或者被動動能回收系統提供的額外能量，與發動機並行的電動機系統可以在低速時提供主要動力，大大減少燃油消耗，從而實現減少排放的目標。純電車在現階段雖然存在明顯的續航焦慮，但本身可以做到零排放。氫能源車以豐田旗下Mirai作為代表，理論上不存在續航焦慮並且實現零排放，但加氫站網路體系目前仍然需要進一步建設。

幾種典型溫室氣體的佔比、性質、來源以及暖化係數比較，作者供圖

　　我們還要多久

　　才能駕駛氫能源電池車上路？

　　雖然在純電車方面發力較晚，存在感不足，以豐田為代表的日本車企在新能源汽車的另外一條技術路線——氫燃料電池車方面，再次走在了世界前列。

　　2014年底，豐田公司開始在日本銷售旗下的氫燃料電池汽車，這款被命名為「Mirai」的車型，也由此成為世界上首個商業販售的氫燃料電池車款。其名稱「Mirai」取自日語單詞「未來」（字形與漢字相同，日文羅馬音mirai），彰顯日本對未來實現氫能源社會的信心和期待。

「Mirai」的實車照片和車內布置的儲氫罐，來源：見圖

　　作為世界上目前唯一量產的氫能源車，Mirai與傳統汽車有著很多的顯著差異。首先，動力模塊為氫燃料電池，這意味著該車不搭載傳統燃油車或者混動車的內燃機引擎，而是直接利用氫燃料電池組提供的電能驅動電機來產生動力。其次，能量來源為氫氣，車輛首先需要在加氫站加註氫氣後才能運行，氫氣將會儲存在車內的儲氫罐中。加註過程僅需3分鐘，續航里程可達650千米。最後，Mirai的能量來源決定了其必須依賴於充分建設的加氫站體系才能獲得良好的用戶體驗，而與遍布城市各處的加油站相比，加氫站分布密度在現階段顯然嚴重偏低。

　　此外，由於氫燃料電池唯一的排放產物是水，氫燃料電池車與純電車類似，都可以實現二氧化碳的零排放。加上續航能力優秀，不存在純電車的續航焦慮，即便技術難度高於純電車，氫燃料電池車仍然是新能源車中不可忽視的一股力量。雖然現有的氫氣獲取途徑仍然可能消耗大量電力，但隨著再生能源電力等相關技術的進步以及加氫站等基礎設施的大規模建設，一個立足於不依賴於化石燃料的未來氫能社會將很有可能在本世紀中葉前得以實現。

　　南陽水氫汽車

　　是一場徹底的騙局嗎？

　　這次爆出的水氫汽車，其實最近幾年屢有報道，相關企業在各地爭取投資和政策扶持也屬於正常的商業運作。與已經相對成熟的氫能源電池車相比，水氫汽車最大的賣點在於所謂的直接以水制氫，燃油車加油，水氫車加水。相關企業宣傳水氫汽車將從根本上解決氫能源車短期內加氫站不足的重大問題，從根本上顛覆現有的行業格局。

　　理論上來看，水氫車的技術路線確實說得通，沒法像否定永動機一樣徹底否定水氫車存在的意義。但最核心的問題還是技術成熟度，或者說是商業上的可行程度。水氫車宣稱可以將注入水箱的水轉化為氫氣，然後再給氫能源電池組提供反應原料。這個技術路線如果單純從能否實現的角度來看，其實一點不複雜，而且完全可行，純粹是中學化學範疇之內的技術，跟高科技根本不沾邊。

　　以該路線的核心，水箱中發生的水制氫過程為例。企業負責人號稱這一過程的關鍵是某種高性能催化劑。然而事實是這樣嗎？

　　根據媒體報道結果，該企業所稱的催化劑實為金屬鋁，也就是說制氫過程實際上是一個水和金屬鋁發生反應釋放氫氣的過程。首先，金屬鋁在這個反應中扮演的角色完全不是催化劑。其次，鋁和水的反應過程在正常條件下極為緩慢。最後，反應生成的產物如氫氧化鋁如何處置？

幾種常見的制氫技術總結，可見能夠同時實現低成本無排放的技術尚不存在，人類邁向氫能社會的路途依然漫長，作者供圖