科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來(lái)
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澎湃新聞?dòng)浾唔n聲江澎湃新聞?dòng)浾邊涡挛?月25日，眾多媒體到訪位于河南省南陽(yáng)市的洛特斯新能源汽車(chē)有限公司“水氫汽車(chē)”制造工廠。作為本項(xiàng)目的主要推動(dòng)者、青年汽車(chē)集團(tuán)董事長(zhǎng)龐青年接待了媒體記者，并首次乘坐了該公司研發(fā)的“水氫汽車(chē)”。龐青年為媒體講
澎湃新聞?dòng)浾?韓聲江
澎湃新聞?dòng)浾?呂新文
5月25日，眾多媒體到訪位于河南省南陽(yáng)市的洛特斯新能源汽車(chē)有限公司“水氫汽車(chē)”制造工廠。作為本項(xiàng)目的主要推動(dòng)者、青年汽車(chē)集團(tuán)董事長(zhǎng)龐青年接待了媒體記者，并首次乘坐了該公司研發(fā)的“水氫汽車(chē)”。
龐青年為媒體講解原理。 齊魯晚報(bào) 圖
但對(duì)于該車(chē)內(nèi)部水解產(chǎn)生氫氣的原理與所謂“催化劑”的成分，無(wú)論是龐青年還是青年汽車(chē)集團(tuán)內(nèi)部工作人員都三緘其口，宣稱(chēng)保密。
澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局了解到，龐青年目前所用該項(xiàng)技術(shù)的核心內(nèi)容是通過(guò)水解一種鋁合金粉末產(chǎn)生氫氣。鋁合金粉末中，鋁為主材占比90%以上，理想的添加劑為鉛、氯化鎂與氧化鋅三種金屬。
龐青年的這項(xiàng)技術(shù)來(lái)自湖北工業(yè)大學(xué)原副校長(zhǎng)董仕節(jié)（現(xiàn)已任湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院黨委副書(shū)記、院長(zhǎng)）與材料與化學(xué)工程學(xué)院講師羅平的兩項(xiàng)專(zhuān)利研究。
從校方公開(kāi)發(fā)布的信息可知，該校將“一種水解制氫鋁合金及其制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：ZL201610564832.5）、“一種水解制氫鋁合金及其制備方法和應(yīng)用”（專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01910117543.4）兩項(xiàng)專(zhuān)利獨(dú)家授權(quán)給南陽(yáng)市青動(dòng)能源科技有限公司在其運(yùn)營(yíng)期間使用。
南陽(yáng)市青動(dòng)能源科技有限公司系青年汽車(chē)集團(tuán)下屬公司，執(zhí)行董事兼總經(jīng)理是龐青年的兒媳何雅琪。
湖北工業(yè)大學(xué)授權(quán)給該公司的兩項(xiàng)專(zhuān)利中，一項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2016年專(zhuān)利）已通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的審查，另一項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2019年專(zhuān)利）尚在審查階段。
澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站獲得了兩份專(zhuān)利的說(shuō)明書(shū)全文。在2019年專(zhuān)利的說(shuō)明書(shū)中，羅平與董仕節(jié)寫(xiě)道，“本發(fā)明公開(kāi)了一種水解制氫鋁合金，其由質(zhì)量百分含量90到95的鋁（Al）和5到10的添加劑組成?！?/p>
說(shuō)明書(shū)中還寫(xiě)道，實(shí)現(xiàn)氫能有效安全利用的重要途徑之一就是實(shí)現(xiàn)即時(shí)制氫?，F(xiàn)階段常用的制氫方法主要是通過(guò)制氫材料水解制氫，其中鋁合金水解制氫是目前比較熱門(mén)的研究課題。
通過(guò)查詢(xún)，董仕節(jié)與羅平等人從2012年就開(kāi)始不斷申請(qǐng)通過(guò)鋁合金水解制氫的專(zhuān)利發(fā)明。據(jù)澎湃新聞?dòng)浾卟煌耆y(tǒng)計(jì)，從2012年至今，二人聯(lián)合他人共提交了20余份相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)。在2012年的一份專(zhuān)利中甚至還提出了添加普通食鹽作為水解輔助材料。
在2019年之前，鎵（Ga）和銦（In）兩種貴金屬一直作為主要添加劑用于二人的專(zhuān)利。2019年專(zhuān)利中，二人將添加劑材料替換為金屬單質(zhì)、金屬氧化物和金屬氯化物中的一種或多種，并說(shuō)明理想添加劑為鉛（Pb）、氯化鎂（MgCl2）和氧化鋅（ZnO）的混合物，因此大大降低制氫鋁合金的成本，“有利于實(shí)現(xiàn)制氫鋁合金的規(guī)?；瘧?yīng)用與商業(yè)化推廣”。
根據(jù)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)，水解制氫的步驟是：將鋁粉與添加劑球磨混合（使用球磨機(jī)-磨碎或研磨的一種常用設(shè)備），在惰性氣體（如氬氣）保護(hù)下取出合金并保存于惰性氣體，將鋁合金投入水中制備氫氣（可為海水、自來(lái)水、礦泉水、生活污水，不受水溫水質(zhì)的限制）。
加入添加劑的作用是：在制備氫氣過(guò)程中，金屬單質(zhì)和金屬氧化物會(huì)破壞鋁表面致密的氧化物，提高鋁水反應(yīng)的反應(yīng)活性;金屬氯化物會(huì)消除鋁粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，并且使金屬鋁表面產(chǎn)生大量的表面缺陷，提高合金的水解制氫性能。
據(jù)專(zhuān)利提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其產(chǎn)氫量為1g合金產(chǎn)生1247mL氫氣。
此外，董仕節(jié)與羅平等人還提交了供氫裝置、氫燃料電池系統(tǒng)等多個(gè)配套裝備的專(zhuān)利發(fā)明。
針對(duì)這種制氫方法，網(wǎng)絡(luò)上掀起了一片質(zhì)疑聲浪，有人質(zhì)疑其要攜帶鋁合金重量過(guò)大，有人質(zhì)疑其安全性尚不能保證，有人質(zhì)疑其反應(yīng)廢料無(wú)法處理。
還有人表示，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，市場(chǎng)上鋁的價(jià)格已經(jīng)超過(guò)10元/公斤，按照9公斤鋁制取一公斤氫氣計(jì)算，則生產(chǎn)一公斤氫氣的材料成本在63至90元，尚未考慮將塊狀鋁制成鋁粉的費(fèi)用和能耗。因此，這種制氫路線并不符合節(jié)能和環(huán)保的要求。
還有人質(zhì)疑其有“脫褲子放屁”之嫌，因?yàn)殇X本身就是通過(guò)電解而產(chǎn)生，而電解鋁行業(yè)耗電量很大，中國(guó)電解鋁行業(yè)每噸鋁耗電約為13000kWh，2016年電解鋁耗電占全社會(huì)用電量的7.5%。質(zhì)疑者表示，用本身就是電解而來(lái)的鋁金屬再水解出氫氣用于電池供電，似乎并無(wú)必要。
針對(duì)種種質(zhì)疑，董仕節(jié)向長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)回應(yīng)稱(chēng)，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)就這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了考慮。制氫后的水解產(chǎn)物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用，高品質(zhì)的偏鋁酸可以用于電池隔膜產(chǎn)業(yè)，偏鋁酸還可以進(jìn)一步加工成微納米級(jí)氧化鋁。制氫后的水解產(chǎn)物都有很高的利用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，通過(guò)新能源汽車(chē)的使用回收后，可解決節(jié)能和環(huán)保的問(wèn)題。
但董仕節(jié)同時(shí)表示，其團(tuán)隊(duì)的技術(shù)已經(jīng)解決了材料、控制等氫氣制備等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前只是氫氣制備殘留物的抽取及后續(xù)制氫的穩(wěn)定性還待研究，如果這些技術(shù)難題解決了，相關(guān)技術(shù)就可完全成熟，在新能源汽車(chē)上的大規(guī)模應(yīng)用就指日可待。
學(xué)者稱(chēng)“水氫汽車(chē)”制氫技術(shù)可行但成本不合算，俄已有研發(fā)
有高校學(xué)者稱(chēng)，加水就可以跑的南陽(yáng)“水氫汽車(chē)”所使用的水解制氫技術(shù)用在汽車(chē)上得不償失，成本不合算。
科技部官網(wǎng)消息顯示，2018年俄羅斯研發(fā)出廢鋁制氫技術(shù)，一個(gè)易拉罐折合的能源能讓汽車(chē)行駛20米。
“水氫汽車(chē)”實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 澎湃新聞?dòng)浾?戴高城 圖
近日，河南省南陽(yáng)市“車(chē)輛加水即可行駛”的水氫能源車(chē)引發(fā)關(guān)注和質(zhì)疑。涉事企業(yè)、青年汽車(chē)集團(tuán)下屬公司5月24日披露稱(chēng)，相關(guān)車(chē)輛使用催化劑與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，然后發(fā)電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。
前述車(chē)輛使用的車(chē)載即時(shí)制氫技術(shù)尤為關(guān)鍵。湖北工業(yè)大學(xué)教授董仕節(jié)24日告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），他曾向涉事企業(yè)轉(zhuǎn)讓用于水解制氫的鋁合金的制作方法的兩項(xiàng)專(zhuān)利。
25日，董仕節(jié)研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)服務(wù)合作者、西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授江峰發(fā)布實(shí)驗(yàn)視頻并接受澎湃新聞專(zhuān)訪，試圖解釋“鋁合金粉末+水”制取氫氣的技術(shù)可行性。江峰稱(chēng)，“希望能讓大家明白，對(duì)于不懂的事情要多審慎并寬容，而不是一概否定?！?/p>
國(guó)內(nèi)一所高校研究貯氫材料及氫能技術(shù)的一位副教授25日向澎湃新聞表示，“鋁合金粉末+水”制取氫氣從原理上來(lái)說(shuō)，完全可行，技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)，但一般不會(huì)應(yīng)用到民用領(lǐng)域，如汽車(chē)上，因?yàn)槌杀静缓纤恪?/strong>
該學(xué)者稱(chēng)，將鋁或鋁合金研磨成粉末，將耗費(fèi)電能。難道再制成氫氣，再發(fā)電？此外，相關(guān)設(shè)備和管理也需要大量成本，因此不可能大規(guī)模地應(yīng)用到民用領(lǐng)域。
該學(xué)者指出，在一些不計(jì)成本的特殊領(lǐng)域可以考慮使用該技術(shù)。前述制氫技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中要解決的最重要的問(wèn)題是，實(shí)現(xiàn)鋁合金與水反應(yīng)過(guò)程的可控，不能像金屬鈉遇水那樣劇烈反應(yīng)，甚至生成氣體爆燃。該學(xué)者稱(chēng)，目前這樣的控制裝置很多。
澎湃新聞注意到，科技部官網(wǎng)2018年6月29日發(fā)布消息稱(chēng)，發(fā)布在《Powder Technology》科學(xué)期刊的文章顯示，俄羅斯研發(fā)出廢鋁制氫技術(shù)，產(chǎn)生的氫氣可用于燃料電池發(fā)電，作為車(chē)載供電系統(tǒng)及固定式小型電力裝置。重量15克的易拉罐儲(chǔ)藏的化學(xué)能為255千焦耳，折合成的能源可使油耗5升的汽車(chē)行駛20米。
該消息稱(chēng)，俄羅斯國(guó)家研究型大學(xué)莫斯科鋼鐵學(xué)院研發(fā)出鋁及有色金屬?gòu)U料化學(xué)制氫技術(shù)及實(shí)驗(yàn)裝置?？蒲袌F(tuán)隊(duì)采用“鋁-水”系統(tǒng)，以廢鋁作為反應(yīng)物研發(fā)出化學(xué)制氫的整套技術(shù)，包括原材料的化驗(yàn)分析、廢鋁粉碎處理方案、氧化過(guò)程工藝參數(shù)的選擇、所制備固體金屬反應(yīng)物存儲(chǔ)和運(yùn)輸要求等。相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置適用于處理廢鋁及其它水解金屬以制備氫燃料，具有可靠的防爆性?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在整套技術(shù)中增加了機(jī)械活化這一工藝環(huán)節(jié)，防止鋁表面形成氧化保護(hù)膜。
本期實(shí)習(xí)編輯 常琛
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