较真要点:
“车辆只需加水即可行驶”是不靠谱的。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
我们都知道车辆行驶离不开油或汽,然而两者既价格昂贵,又可能造成污染,于是就有人想到说,要是能有一台不烧气烧油,只“烧水”的车就好了。如果车载水能实时制取氢气,用氢气燃烧产生的热能来驱动汽车,这样车辆只需加水就可行驶了,这样岂不是既清洁,又环保?这是真的异想天开,还是确实有理可依呢?想知道水氢汽车靠不靠谱,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(Bremervörde),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。那制备氢气也要消耗能量,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。
那么我们一开始提到的设想,“实时制取氢气”是不是就能解决氢气太占体积的问题呢?
要知道,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,氢气哪里来的?要想实现“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。需要电能的话,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?所以想要实现“车辆加水即可行驶”实际可能有点儿本末倒置了。
总之,我的结论,“车辆只需加水即可行驶”是很不靠谱的。要想实现这个设想,还需未来继续研究和努力。
本文编辑:marthaywang
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