上周，周小刊的朋友圈里一則《水氫發(fā)動機在南陽下線，市委書記點贊》的新聞刷屏了。這則報道指出，已正式下線的水氫發(fā)動機由青年汽車集團于2017年8月發(fā)布。這款“全球首輛水氫燃料汽車”號稱可以通過一種特殊的催化劑將水轉(zhuǎn)換成為氫氣，在不加油、不充電、只加水的情況下，實現(xiàn)水氫燃料汽車續(xù)航里程超過500公里、轎車超1000公里。

在南陽洛特斯新能源汽車有限公司廠區(qū)展示的“水氫發(fā)動機車”（圖片來源：新華社）

水變氫，并不難

在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。

2H2O＝2H2↑+O2↑

反應(yīng)遵循法拉第定律，氣體產(chǎn)量與電流和通電時間成正比。

在一些電解質(zhì)水溶液中通入直流電時，分解出的物質(zhì)與原來的電解質(zhì)完全沒有關(guān)系，被分解的是作為溶劑的水，原來的電解質(zhì)仍然留在水中。例如硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等均屬于這類電解質(zhì)。

在電解水時，由于純水的電離度很小，導(dǎo)電能力低，屬于典型的弱電解質(zhì)，所以需要加入前述電解質(zhì)，以增加溶液的導(dǎo)電能力，使水能夠順利地電解成為氫氣和氧氣。

然而，請注意，南陽的水氫燃料汽車在不加油、不充電、只加水和特殊催化劑的情況下就能跑。小編好像看到了永動機。

水氫電池的真相

水氫電池之前也有過報道，是甲醇-水蒸氣重整氫燃料電池。

所謂甲醇-蒸汽重整制氫，就是甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑的作用生成氫氣、二氧化碳和一氧化碳，此后，產(chǎn)氣如果要進入燃料電池，需要將產(chǎn)氣再通過變換反應(yīng)以及純化步驟去除其中的一氧化碳，最后不含一氧化碳的富氫氣體才能進入質(zhì)子交換膜燃料電池。

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所在甲醇重整制氫和燃料電池電池應(yīng)用方面頗有建樹。同時，中國也有一批采用上述技術(shù)進行燃料電池應(yīng)用的公司。

氫從哪里來？

國際氫能源委員會發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調(diào)研報告》預(yù)測，到2050年，氫能源需求將是目前的10倍，預(yù)計到2030年，全球氫能燃料電池乘用車將達到1500萬輛。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授、國際氫能協(xié)會副主席毛宗強在接受周小刊采訪時曾表示，我國每年生產(chǎn)氫氣2000多萬噸，已連續(xù)多年位居世界第一。氫氣制備包括多種途徑：

化工原料制氫

即通過甲醇、乙醇、液氨等原料分解制氫；

石化原料制氫

即使用石油、煤炭、天然氣等資源和水蒸汽反應(yīng)；

電解水制氫

即通過電解水分解為氫氣和氧氣，可利用太陽能和風(fēng)能發(fā)電降低CO2排放。

據(jù)毛宗強介紹，國內(nèi)95%~96%的氫氣來自化石能源，例如煤炭、天然氣和石油。國際上天然氣制氫路徑較多，國內(nèi)由于天然氣短缺且成本較高，所以以煤制氫為主。相比之下，在多種制氫工藝中，煤制氫成本最低，但污染也最為嚴重。如今溫室氣體減排已經(jīng)引起國際社會的高度關(guān)注，利用氫能時需要考慮環(huán)保因素。煤制氫工藝，生產(chǎn)1公斤氫氣排放20公斤CO2；天然氣制氫工藝，生產(chǎn)1公斤氫氣排放5公斤CO2。

“各地稟賦不同，我們提倡因地制宜利用氫能?；谀茉磁c環(huán)保的考慮，我們主張利用國內(nèi)現(xiàn)有的副產(chǎn)氫，例如氯堿副產(chǎn)氫以及焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫。與此同時，氫能和可再生能源耦合也是未來的發(fā)展趨勢。目前許多地區(qū)風(fēng)電、光電等供過于求，過剩的發(fā)電能力可以通過電解水生產(chǎn)氫能，即通常所說的P2G模式?！泵趶姳硎?。

國家發(fā)改委能源研究所研究員劉堅指出，我國化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫已具相當(dāng)規(guī)模，堿性電解水制氫技術(shù)成熟，固體質(zhì)子交換膜電解水（SPE）制氫和固態(tài)氧化物電解水（SOEC）制氫仍處于技術(shù)研發(fā)階段。未來清潔能源制氫是氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，降低可再生能源制氫成本仍然存在挑戰(zhàn)。

氫燃料電池車前路漫漫

劉堅表示，我國氫能工業(yè)雖然具備一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但氫能的高成本、基礎(chǔ)設(shè)施不足和標(biāo)準(zhǔn)體系不完善更是各國發(fā)展氫能所面臨的共同挑戰(zhàn)。并且國產(chǎn)燃料電池產(chǎn)品總體功率密度、系統(tǒng)功率、耐久性還較低，質(zhì)子交換膜、催化劑、膜電極等燃料電池關(guān)鍵材料和核心部件、高壓比空壓機、氫氣循環(huán)泵等系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進口依賴度高，且生產(chǎn)能力不足，產(chǎn)品價格較高。

除了技術(shù)方面的不足，毛宗強認為，國家的政策不明朗也阻礙了氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2014年11月，國家提出對符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車加氫站，每站獎勵400萬元，但執(zhí)行一年之后沒有持續(xù)推進。但地方政府在這方面比國家層面超前。例如，佛山對新建固定式加氫站最高補貼800萬元，加氫站運營也可以獲得相應(yīng)補貼。此外，我國加氫站建設(shè)的審批程序也不明確，妨礙了加氫站建設(shè)的步伐。

與此同時，當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“一窩蜂”上項目的苗頭。一些地方政府，在沒有做好技術(shù)調(diào)研和市場分析的情況下，盲目跟風(fēng)引進項目。毛宗強希望產(chǎn)業(yè)發(fā)展能夠更加腳踏實地，“雖然今天要依靠政府的扶持，但也要為將來實現(xiàn)市場化早做打算?！?/p>