"水解制氫"大揭秘:主材為鋁 添加鉛 氯化鎂 氧化鋅
- 來源:澎湃新聞
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5月25日,眾多媒體到訪位于河南省南陽市的洛特斯新能源汽車有限公司“水氫汽車”制造工廠。作為本項目的主要推動者、青年汽車集團董事長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”。
但對于該車內(nèi)部水解產(chǎn)生氫氣的原理與所謂“催化劑”的成分,無論是龐青年還是青年汽車集團內(nèi)部工作人員都三緘其口,宣稱保密。
澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者從國家知識產(chǎn)權(quán)局了解到,龐青年目前所用該項技術(shù)的核心內(nèi)容是通過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。
龐青年的這項技術(shù)來自湖北工業(yè)大學原副校長董仕節(jié)(現(xiàn)已任湖北經(jīng)濟學院黨委副書記、院長)與材料與化學工程學院講師羅平的兩項專利研究。
從校方公開發(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”(專利號:ZL201610564832.5)、“一種水解制氫鋁合金及其制備方法和應(yīng)用”(專利申請?zhí)枺?01910117543.4)兩項專利獨家授權(quán)給南陽市青動能源科技有限公司在其運營期間使用。
南陽市青動能源科技有限公司系青年汽車集團下屬公司,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)大學授權(quán)給該公司的兩項專利中,一項(以下簡稱2016年專利)已通過國家知識產(chǎn)權(quán)局的審查,另一項(以下簡稱2019年專利)尚在審查階段。
澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者從國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站獲得了兩份專利的說明書全文。在2019年專利的說明書中,羅平與董仕節(jié)寫道,“本發(fā)明公開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?!?
說明書中還寫道,實現(xiàn)氫能有效安全利用的重要途徑之一就是實現(xiàn)即時制氫?,F(xiàn)階段常用的制氫方法主要是通過制氫材料水解制氫,其中鋁合金水解制氫是目前比較熱門的研究課題。
通過查詢,董仕節(jié)與羅平等人從2012年就開始不斷申請通過鋁合金水解制氫的專利發(fā)明。據(jù)澎湃新聞記者不完全統(tǒng)計,從2012年至今,二人聯(lián)合他人共提交了20余份相關(guān)專利申請。在2012年的一份專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利。2019年專利中,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,“有利于實現(xiàn)制氫鋁合金的規(guī)?;瘧?yīng)用與商業(yè)化推廣”。
根據(jù)專利說明書,水解制氫的步驟是:將鋁粉與添加劑球磨混合(使用球磨機-磨碎或研磨的一種常用設(shè)備),在惰性氣體(如氬氣)保護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:在制備氫氣過程中,金屬單質(zhì)和金屬氧化物會破壞鋁表面致密的氧化物,提高鋁水反應(yīng)的反應(yīng)活性;金屬氯化物會消除鋁粉的團聚現(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)專利提供的實驗數(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)等多個配套裝備的專利發(fā)明。
針對這種制氫方法,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)廢料無法處理。
還有人表示,從經(jīng)濟性來看,市場上鋁的價格已經(jīng)超過10元/公斤,按照9公斤鋁制取一公斤氫氣計算,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,因為鋁本身就是通過電解而產(chǎn)生,而電解鋁行業(yè)耗電量很大,中國電解鋁行業(yè)每噸鋁耗電約為13000kWh,2016年電解鋁耗電占全社會用電量的7.5%。質(zhì)疑者表示,用本身就是電解而來的鋁金屬再水解出氫氣用于電池供電,似乎并無必要。
針對種種質(zhì)疑,董仕節(jié)向長江日報回應(yīng)稱,研究團隊已經(jīng)就這個問題進行了考慮。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),偏鋁酸還可以進一步加工成微納米級氧化鋁。制氫后的水解產(chǎn)物都有很高的利用和經(jīng)濟價值,通過新能源汽車的使用回收后,可解決節(jié)能和環(huán)保的問題。
但董仕節(jié)同時表示,其團隊的技術(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,在新能源汽車上的大規(guī)模應(yīng)用就指日可待。

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