据报道,青年轿车集团有限公司研制的“车载水解制氢”体系可“实时制取氢”,并且在南阳试制了“车载水解制氢”氢动力轿车。
相关项目担任的人介绍,技能的根底原理是“铝合金粉末+催化剂+水”反响制氢。在催化剂效果下,制氢资料与水反响发生氢气,氢气经过氢电堆发生电,给电机供电,驱动车辆行进。
关于此次事情咱们暂时不过多谈论,那么,铝合金+水+催化剂真的能制取氢气吗?而又为什么选用铝合金粉末为首要元素呢?咱们咱们一同来看!
铝是地球中丰度最高的金属元素,可是铝金属单质自身性质生动,在自然界中遍及以化合物方式存在。
尽管铝单质的化学性质较为生动,但铝及其合金在自然环境中具有较强的耐蚀性,是因为铝及其合金外表易生成细密的氧化膜。
因为铝的原子量较小,氧化价态高,能置换的氢气量相对较多,所以选用了铝元素为首要元素之一。
除此之外,铝特别铝合金具有机械强度高、密度小、耐蚀性较强的长处,在电子科技类产品、门窗、修建、轿车、高铁、飞机上有广泛的使用。
首要,铝及其合金+水的确能够发生氢气,也是热力学自发的一种反响,可是该反响也会生成副产物(例如氢氧化铝)。
其次,因为铝合金外表易构成细密氧化膜,包含构成絮状氢氧化铝胶体,会阻止反响的进一步进行。
明显,咱们日常日子中看到铝和铝合金用品在触摸水时都不会剧烈反响放出氢气。
但假如选用超细铝粉进步反响面积,或选用强酸强碱损坏氧化膜连续性、溶解氢氧化铝胶体,则能促进反响进一步进行,充沛快速地开释氢气。
现在遍及选用从铝土矿别离出氧化铝,再经过电解发生金属铝的工艺道路,其间,电解制备金属铝这一步的电耗和本钱都较高。
当时干流的霍尔-埃鲁尔法,每吨铝的电耗也超越13000度,折合核算为每制备1 kg铝需求13度电。
从仅考虑电解制备铝这一个环节来看,并不包含前期制备氧化铝,后期将铝制成铝合金以及铝合金块体制成超细铝粉的能耗。
在铝合金+水制取氢气的技能中,依照1 kg 铝理论上制取约1.0~1.2 规范立方(Nm3)氢气来换算,每制取1规范立方氢气,源头耗电超越10 kWh,这远高于当时电解水制氢的电耗(<5 kWh/Nm3氢气)。
此外,从化学能的视点讲,铝与水反响制取氢气时,也会有许多的热丢失,所取得氢的化学值反而低于对应质料铝的化学能。
因而,无论是从当时工艺能耗仍是从化学能实质的视点讲,铝合金+水制取氢气都是个赔本生意,不划算的。
整体来看,全周期等效耗电量:铝制氢>电解水制氢>石化燃料制氢。说得浅显一点,便是铝制氢最不经济,电解水制氢略微次之,石化燃料制氢最经济。
从本钱的视点考虑,当时工业铝锭每吨的价格超越14000元,对应氢气的制备本钱,仅铝块就高于12元/Nm3。
当然也不是肯定没长处,从安全视点讲,因为氢气密度低,易爆破,而现在在高压储氢、液态储氢或储氢合金技能等方面存在安全性或有用氢储量低的问题。
比较而言,选用固体的铝合金作为制氢质料之一进行存储,在燃料电池需求用氢气的一起进行在线制氢是一种安全性相对更高的办法。
能量转化进程是随同能量损耗的,比较铝制氢然后氢氧燃料电池发电的技能计划,直接铝氧(空气)电池技能理论上更有开展前景。
如图所示,铝氧(空气)电池选用铝负极和氧正极匹配,直接将铝和氧的化学能转化为电能。
铝氧(空气)电池具有更高的电能输出才能,例如,铝氧(空气)电池单节放电电压为1.1~1.5 V,高于氢氧燃料单节电池电压(0.7~0.8 V)。
但是,现在铝氧(空气)电池还存在许多问题,如铝合金自腐蚀或钝化、电解液(质)不稳定、氢氧化铝收回利用率低一级。
此外,怎样来下降氧化铝到铝单质电解能耗,对开展氢氧化铝-电解铝-铝氧电池的循环经济方面也起着至关重要的效果。