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湖工大發(fā)布水解制氫反應(yīng)式,稱車載項目曾獲973計劃支持
5月26日,南陽“水氫汽車”關(guān)鍵水解制氫技術(shù)支持方——湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)校在其官網(wǎng)發(fā)布說明,并向媒體提供了圍繞此事四點疑問的回復(fù)。
聲明顯示,董仕節(jié)教授帶領(lǐng)團隊從2006年開始研發(fā)相關(guān)技術(shù),并于2010年獲批科技部973前期專項研究項目“車載水解制氫用鋁合金制備的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究”。
學(xué)?;貜?fù)稱,此次關(guān)鍵制氫技術(shù)的創(chuàng)新點在于研發(fā)了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發(fā)的制氫裝置里和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣,可實現(xiàn)低成本即時制氫。
據(jù)董仕節(jié)介紹,由于制氫后的水解產(chǎn)物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用,高品質(zhì)的偏鋁酸也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,因此成本可大大降低。
董仕節(jié)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),青年汽車開發(fā)出了可以運行的裝置?!澳壳霸谥茪浞磻?yīng)物的更換及后續(xù)制氫的穩(wěn)定性還待進一步研究,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)用車載制氫技術(shù)就指日可待”。
以下是說明及有關(guān)回復(fù):
一、關(guān)于“車載鋁合金水解制氫技術(shù)”的說明
車載鋁合金水解制氫技術(shù)主要是利用金屬鋁與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來制備氫氣,屬于一種制氫技術(shù)。鋁水反應(yīng)制氫可用下面的反應(yīng)式表示:
2Al +4H2O=2AlO(OH)+ 3H2↑
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
鋁在地球上含量豐富,來源廣泛,價格低廉,密度低,且鋁水反應(yīng)的過程不產(chǎn)生含碳和氮的有害物質(zhì),產(chǎn)物環(huán)境友好,金屬鋁水解反應(yīng)也具有很高的氫氣產(chǎn)量和產(chǎn)氫速率。雖然鋁容易與水反應(yīng),但通常條件下由于鋁表面與空氣接觸,會覆蓋一層致密的氧化膜,阻礙金屬鋁與水的接觸反應(yīng),因而如何有效去除鋁表面的氧化膜,加速反應(yīng)的進行,提高轉(zhuǎn)化率是鋁水反應(yīng)的關(guān)鍵。針對以上難點,可通過優(yōu)化制氫鋁合金的成分以及制備工藝來獲得具有高活性的產(chǎn)氫鋁合金,實現(xiàn)快速水解制氫。制氫后得到水解產(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),并可以進一步加工成微納米級氧化鋁,具有較高的經(jīng)濟價值。同時,偏鋁酸和氫氧化鋁經(jīng)過加熱可以得到品質(zhì)較好的三氧化二鋁。
我校董仕節(jié)教授帶領(lǐng)團隊從2006年開始研發(fā)相關(guān)技術(shù),并于2010年獲批科技部973前期專項研究項目“車載水解制氫用鋁合金制備的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究”、2017年獲批國家自然科學(xué)基金面上項目“水解制氫用高活性微納米Al-Ga-In-Bi2O3-SnCl2材料的制備及產(chǎn)氫機理”。
授權(quán)專利ZL201610564832.5公開了一種水解制氫鋁合金及其制備方法,主要是采用機械合金化的方式在金屬鋁粉中添加少量低熔點金屬和無機鹽制備出在常溫常壓下能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的水解制氫鋁合金。并且,通過調(diào)整添加劑的含量可以獲得不同產(chǎn)氫量的水解制氫鋁合金。申請專利CN201910117543.4公開了一種水解制氫鋁合金及其制備方法和應(yīng)用,其由90~95wt%Al和5~10wt%添加劑組成,所述添加劑為金屬單質(zhì)、金屬氧化物和金屬氯化物中的一種或多種。該水解制氫鋁合金采用機械合金化的方式制備而成。根據(jù)不同的需要,可以通過改變添加劑成分和含量以及機械合金化工藝參數(shù)獲得產(chǎn)氫性能不同的水解制氫鋁合金。上述兩項專利現(xiàn)已授權(quán)給南陽市青動能源科技有限公司,允許其在授權(quán)期間使用,且授權(quán)期限為4年。
二、目前“水氫發(fā)動機汽車”存在以下四點疑問
疑問1:“南陽神車”是否由湖北工業(yè)大學(xué)提供技術(shù)支持?
官方回應(yīng)稱,“網(wǎng)上說的‘南陽神車’使用的關(guān)鍵制氫技術(shù)的確是由湖北工業(yè)大學(xué)提供支持”。
該制氫技術(shù)由湖北工業(yè)大學(xué)董仕節(jié)教授團隊領(lǐng)銜,其技術(shù)名稱為車載鋁合金水解制氫技術(shù)。團隊從2006年開始研發(fā)相關(guān)技術(shù),并獲得國家973前期研究項目和國家自然基金的支持。前兩年,通過科技成果轉(zhuǎn)化的途徑,團隊與青年汽車集團簽訂合作協(xié)議,在大規(guī)模制氫及車載鋁合金水解制氫新能源的運行控制等技術(shù)上開展攻關(guān)合作”。
湖北工業(yè)大學(xué)董仕節(jié)教授表示,其技術(shù)與網(wǎng)傳的所謂的“水氫發(fā)動機”并不是一回事,青年汽車只是使用了團隊授權(quán)的制氫材料和相關(guān)技術(shù),而其他的車用技術(shù)及裝備來自于青年汽車?!巴ㄟ^我們的特殊材料和相關(guān)技術(shù)裝置可以將水轉(zhuǎn)換成為氫氣,氫氣再通過氫燃料反應(yīng)堆,產(chǎn)生電能,然后驅(qū)動車載電機和引擎,驅(qū)動汽車行駛”。
董仕節(jié)說,制氫技術(shù)是新能源汽車動力的關(guān)鍵之一,由團隊提供技術(shù)支持,其他相關(guān)動力技術(shù)青年汽車已通過其他途徑在整合研發(fā)之中。
疑問2:關(guān)鍵制氫技術(shù)的創(chuàng)新點是什么?
“我們的制氫技術(shù)并不是在一個裝置里加水就可以產(chǎn)生氫氣,而是水在制氫裝置中與新型制氫材料共同作用的結(jié)果?!焙惫I(yè)大學(xué)董仕節(jié)教授解釋,團隊的核心技術(shù)在于研發(fā)了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發(fā)的制氫裝置里和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生氫氣,可實現(xiàn)低成本即時制氫。
“簡單來說,我們的技術(shù)創(chuàng)新點在于制氫材料和制氫裝置?!倍斯?jié)說,水只是一個必備的反應(yīng)物,核心技術(shù)是制氫材料、裝備和控制系統(tǒng)?!败囕v只需加水即可行駛純屬誤解”。
董仕節(jié)說,團隊開發(fā)的高效低成本的鋁合金水解制氫材料,已獲得授權(quán)專利10項。“是一項實實在在的科技創(chuàng)新,美國等國家也有類似技術(shù),但我們的技術(shù)在制氫速度、效率等工業(yè)化制備應(yīng)用上已處于世界先進水平”。
疑問3: 制氫技術(shù)是否已達到了新能源車規(guī)模應(yīng)用的經(jīng)濟性要求?
有專家表示,從技術(shù)角度來講,在特定的裝置中,通過水和特殊材料反應(yīng)獲得大量的氫氣來驅(qū)動汽車具有可行性,但需要解決鋁鈍化、產(chǎn)物和鋁粉分離等技術(shù)問題。從經(jīng)濟性來看,市場上鋁的價格已經(jīng)超過10元每公斤,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63-90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。
董仕節(jié)告訴記者,研究團隊已經(jīng)就成本和環(huán)保的問題進行了考慮。他說,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)物都有較高的利用和經(jīng)濟價值,通過新能源汽車的使用回收后,可解決成本和環(huán)保的問題。“這些水解產(chǎn)物將通過汽車廠家回收再利用實現(xiàn)其價值,成本可大大降低?!?/p>
疑問4:目前相關(guān)制氫技術(shù)是否已經(jīng)成熟,在新能源汽車上的應(yīng)用還要走多長的路?
目前,氫燃料電池技術(shù)面臨的兩個重大技術(shù)問題:車載儲氫技術(shù)、加氫站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),在這兩個重大技術(shù)問題沒有有效解決之前,車載水解制氫氫能源汽車集制氫、運氫和儲氫于一體的技術(shù)不不失為一種可行的中間解決方案,當然未來最佳方案是車載儲氫技術(shù)達到工業(yè)應(yīng)用水平。
董仕節(jié)表示,其團隊技術(shù)已實現(xiàn)了廉價可控的生產(chǎn)方式,隨時制備,隨時使用,不需要存儲和運輸?shù)沫h(huán)節(jié)?!爸恍枰谛履茉雌嚿习惭b一個制氫裝置,循環(huán)更換裝置里的反應(yīng)材料即可,需要多少氫氣就制多少氫氣用多少氫氣,可以解決目前使用高壓儲運氫的過程中,存在氫氣泄漏、爆炸的危險”。
還有人質(zhì)疑,目前提取氫的技術(shù)并不具備大范圍可推廣性。董仕節(jié)認為,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),青年汽車開發(fā)出了可以運行的裝置。“目前在制氫反應(yīng)物的更換及后續(xù)制氫的穩(wěn)定性還待進一步研究,如果這些技術(shù)難題解決了,相關(guān)技術(shù)就可完全成熟,在新能源汽車上大規(guī)模應(yīng)用車載制氫技術(shù)就指日可待”。





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