汽车整车行业:“水氢发动机”分析-铝-氢-电原理可行,能效、功率等指标或仍有较大挑战

南阳“水氢发动机”汽车下线,实质上加水也需加还原剂

    5月22日,《南阳日报》官网发布新闻《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》称,水氢发动机在南阳市下线,“这意味着车载水可以实时制取氢气,车辆只需加水即可行驶”。招标采购信息显示,南阳市政府采购公交车型号为JNP6103BFCEV,属氢能源公交车范畴,项目共包括72辆车,金额为8000万元,供应商是青年汽车旗下南阳洛特斯新能源汽车有限公司。

    青年汽车的“水氢发动机”汽车全称“车载水解即时制氢氢能源汽车”,实质上除加水外,还需补充还原剂(储氢剂)。该车对应的储氢、制氢专利技术为湖北工业大学的专利“一种水解制氢铝合金及其制备方法”(专利号:CN106011554A)和“一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用”(专利号:CN108913958A)。

    “水氢发动机”铝-氢-电转化基本原理可行

    上述专利描述了制氢的基本原理:通过铝和水的反应制氢,并引入多种低熔点合金化元素,包括镓、铟、铋、锡、锌、镁等,抑制铝表面的氧化膜生成,促进和水的持续反应,并实现高转化率产氢。纯铝储氢的理论质量分数为11%高于高压气氢的约6%;对于商用车以百公里电耗50kWh估算,对应铝耗约33-40kg。综上所述,“水氢发动机”铝储氢和铝-氢-电能量转移的基本原理可行。

    “水氢发动机”尚存若干拦路虎

    能量密度方面,前述水氢发动机储氢的理论质量分数相比于高压气氢并未高出很多(系统层面甚至不能论证更高,精确计算尚需进一步数据支持),其优势更多体现在无需加氢站支持方面。但是,需多元合金化的铝及加铝站建设也需要时间和成本。能量利用效率方面,该水氢发动机从铝到电的能量利用效率仅约20%,如再考虑电解冰晶石制铝、铝合金化等过程,从电到电的实际能量利用效率更低,远低于动力电池的约80%,和燃料电池的约25%到30%。事实上,多步能量转换意味着多次能量损失,在实际应用中应尽力避免。

    功率输出能力方面,前述两专利的产氢量随时间衰减严重,这意味着功率输出稳定性差,系统需或者不断补充高活性铝合金形成反应稳态,或者行驶一段时间功率下降后即单次更换铝合金。这都意味着系统复杂度&使用便利度的劣化。

    综上所述,我们认为,“水氢发动机”原理可行,但实际高效应用仍需科学、技术、工程多层面的进一步突破。