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较真 | 车辆只需加水就能行驶?这事跟“水变油”差不多荒谬

较真 2019年05月24日   323次浏览

较真要点:

  • 1“车辆只需加水即可行驶”是不靠谱的。《南阳日报》的报道称:“车载水可以实时制取氢气,水和反应物在催化剂作用下产生氢气和水解产物。” 记得高中时候学过,金属钠和水反应能产生氢气。不过钠也不是那么容易就能制备的。而且反应的过程也是很激烈的。另外,在化学反应里催化剂只能改变反应物化学反应速率(提高或降低),而不改变化学平衡。更别提还有一大堆技术问题没解决。总之,这件事就跟上世纪90年代风靡的“水变油”差不多。
  • 2以氢作为燃料来驱动车辆是可行的。但是有技术难度,还没有到广泛推广的程度。

查证者:杨碧旺丨德国勃兰登堡州工业大学(BTU)物理教师

最近,《南阳日报》一篇“水氢发动机在南阳下线”的报道引起热议。讨论的焦点就是报道中的第一句话“水氢发动机在河南南阳市正式下线啦,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。”

这东西靠不靠谱呢?我们先来了解一些基本知识。

把氢作为燃料来驱动汽车,是可行的。氢和氧发生反应以后放出能量,为发动机提供动力。它的排放物是水,没有硫化物氮化物这些空气污染源,甚至没有二氧化碳,所以单从排放上来说很环保。2018年9月16日,在德国下萨克森州的城市布雷默弗德(Bremerv?rde),由氢燃料电池技术驱动的车辆在公共交通线路上开始服役。但是由于技术难度以及造价问题,此类型的车辆还没有到大规模推广的程度。这次投入应用,更多的是示范意义。

除了环保,氢作为燃料还有别的优点。燃烧1公斤汽油能得到4730万焦耳的能量。燃烧1公斤氢能产生14160万焦耳的能量,大约是汽油的3倍。也就是说,汽车加上1公斤的氢,就能当3公斤的汽油来用。

这两个优点听起来挺好的。但是实际应用就没有那么容易了。氢气在常温常压下是气体,体积大,你总不希望每一辆汽车后面都带一个大气球吧。

为了减小体积,在不能降低氢气温度的情况下,只能增大压强。但是这样就带来一个安全性的问题。可是即使加上很大的压强,比如某车型采用的先进的70兆帕(也就是大约700个大气压)储氢系统,因为氢燃料要占用很大的空间,所以其氢气储量也只有4.34公斤。即使换算成汽油,也只是相当于13公斤。如果换算成体积,是18升左右。

还有一个问题就是,氢气从哪里来?在地球的自然界里,几乎没有氢气(不敢说100%没有,反正极少极少),氢气基本都是人工制备的。而绝大部分的氢原子都是和别的原子结合在一起的,比如和碳原子结合(比如汽油),和氧原子结合(比如水)等。

把氢气从这些化合物里分离出来,也要消耗能量,最熟悉的方法就是通过电解水来获得氢气和氧气(高中的化学课上讲过)。消耗电能把水分子里面的氢和氧分开,生成氢气和氧气,找容器把氢气存起来。需要的时候再把氢气和氧气放在一起发生化学反应,放出能量,这时候氢气和氧气又结合成了水。需要注意的是,在这个过程中放出的能量还没有当初消耗的电能多,总之是亏了。

基本知识介绍完了,现在我们来看看新闻报道中的“技术”。“车载水可以实时制取氢气”,嗯,“实时制取”,这样就解决了氢气太占体积的问题。可是9公斤的水才能提取出来1公斤的氢气。如果我需要10公斤的氢气(总的燃烧值相当于30公斤的汽油),我就需要90公斤的水,这个似乎也不轻啊。当然,我不需要一次加满,可以少加点儿,快用完的时候找水就行了,超市里有很多的饮用水可以用。这么看来,也不算是硬伤。

不过还有一点疑惑,您的氢气哪里来的?您说“车辆只需加水即可行驶”,看来氢气是从水那里来的,那咱们就要电解水了。您需要电能。用的是蓄电池吗?上文已经说过了,电能制备氢气,氢气再放出能量,到手的能量已经比当初的电能少了。反正电池已经在车上了,为什么不用电池直接驱动车辆呢?哎呀,您也没说要用电,“加水即可”,这,我已经没有办法理解了。

针对该新闻提到的“青年汽车”,我的求知欲又驱动我简单搜索了一下,找到了这个网页。

“青年车载水解制氢技术实现了车载水实时制取氢气,水和反应物在催化剂作用下产生氢气和水解产物。车辆只需加水即可行驶(无水质要求,自来水、河水、海水均可使用)”这个表述,稍微好一点,不只是需要水了,还需要反应物和催化剂。

在化学反应里,催化剂只能改变化学反应速率(提高或者降低),而不改变化学平衡,所以这个催化剂对反应原理没有根本性的改变。制氢能不能实现,还是要看水和反应物。记得高中时候学过,金属钠和水反应能产生氢气。不过钠不是那么容易就能制备的,而且反应的过程也是很激烈的。之前也说过,要想把氢气从水里分离出来需要能量。如果没有外加的能量,这个所需的能量就要由那个反应物来提供。钠能把水里面的氢分离出来,就是因为金属钠本身含有了很高的能量。

后面还有一句,“水解产物具有可观的经济价值”,嗯,这么厉害的反应物,用多少公斤能产生1公斤氢?也不知道这些消耗掉的反应物和3公斤汽油比起来,谁更贵些。

我突然想起一件上世纪90年代很有名的事情,叫作“水变油”,没听说过的可以自己搜索一下。

总之,我的结论,“车辆只需加水即可行驶”是很不靠谱的。它的这个牛,吹得有点大。

本文编辑:marthaywang

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