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南陽基于鋁-水反應(yīng)制氫的燃料電池驅(qū)動(dòng)，取名

在接近室溫下，金屬鋁與水反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氣：

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

以此作簡單計(jì)算，每9公斤鋁可生成1公斤左右的氫氣(按100%轉(zhuǎn)化計(jì))。這些連中學(xué)生都能夠理解。當(dāng)然，還有各種工程問題需要加以考慮(比如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、傳遞問題、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等等)。

那么，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析看，此技術(shù)路線是否可行?

實(shí)際上，除了上面的主要反應(yīng)以外，還有別的反應(yīng)，如2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2，雖然接近室溫下生成氧化鋁的反應(yīng)占比很小，但是在鋁顆粒表面形成氧化鋁層，這氧化鋁層隔離了金屬鋁顆粒與水的進(jìn)一步接觸。因此，簡單地把鋁粉和水混合在一起并不能保證持續(xù)地反應(yīng)、持續(xù)地產(chǎn)生氫氣。為解決這一難點(diǎn)，需要添加促進(jìn)劑，如氫氧化鈉(NaOH),用于破壞氧化鋁層。

此外，基于鋁-水反應(yīng)制氫的燃料電池動(dòng)力汽車的技術(shù)路線還存在如下許多難點(diǎn)：

鋁-氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)慢(根據(jù)文獻(xiàn))，難以滿足美國能源部燃料電池動(dòng)力汽車所需的最低氫流量目標(biāo)。也就是說，制氫太慢，來不及提供足夠的氫氣，這樣的車只能開開停停。通過這種方法生產(chǎn)氫氣的成本取決于鋁金屬的成本。2010年的鋁價(jià)是$2.2/公斤,按此鋁價(jià)格推算，制氫成本大致是每公斤氫氣$20。即使高產(chǎn)量，美國能源部的每公斤2-3美元的制氫成本目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。此外，要使基于鋁-水反應(yīng)制氫的燃料電池動(dòng)力汽車大規(guī)模商業(yè)化，鋁原料的供應(yīng)可能也是個(gè)問題。結(jié)論：要使基于鋁-水反應(yīng)制氫的燃料電池動(dòng)力汽車商業(yè)化，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析看，是完全不可行的。

備注1：

（1）以鋁為主要原料，是不可再生的；

（2）雖然鋁-水反應(yīng)制氫的燃料電池動(dòng)力，很難用在商用汽車上，但有可能在便攜式應(yīng)用方面發(fā)揮作用，如應(yīng)急發(fā)電機(jī)、筆記本電腦等。

備注2：此領(lǐng)域并非是本人的研究方向，未看過有關(guān)專利，文章主要摘自美國能源部項(xiàng)目的一份研究報(bào)告（參考見后）。

【參考】

U.S. Department of Energy, Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen. A Study of Issues Related to the Use of Aluminum for On-Board Vehicular Hydrogen Storage. Version 2, 2010.

作者：黃華江 科學(xué)網(wǎng)