較真要點:
“車輛只需加水即可行駛”是不靠譜的。以氫作為燃料來驅動車輛是可行的,但是有技術難度,還沒有到廣泛推廣的程度。
查證者:楊碧旺丨德國勃蘭登堡州工業大學(BTU)物理教師
我們都知道車輛行駛離不開油或汽,然而兩者既價格昂貴,又可能造成汙染,於是就有人想到說,要是能有一臺不燒氣燒油,只“燒水”的車就好了。如果車載水能實時製取氫氣,用氫氣燃燒產生的熱能來驅動汽車,這樣車輛只需加水就可行駛了,這樣豈不是既清潔,又環保?這是真的異想天開,還是確實有理可依呢?想知道水氫汽車靠不靠譜,我們先來了解一些基本知識。
把氫作為燃料來驅動汽車,是可行的。氫和氧發生反應以後放出能量,為發動機提供動力。它的排放物是水,沒有硫化物氮化物這些空氣汙染源,甚至沒有二氧化碳,所以單從排放上來說很環保。2018年9月16日,在德國下薩克森州的城市佈雷默弗德(Bremervörde),由氫燃料電池技術驅動的車輛在公共交通線路上開始服役。但是由於技術難度以及造價問題,此類型的車輛還沒有到大規模推廣的程度。這次投入應用,更多的是示範意義。
除了環保,氫作為燃料還有別的優點。燃燒1公斤汽油能得到4730萬焦耳的能量。燃燒1公斤氫能產生14160萬焦耳的能量,大約是汽油的3倍。也就是說,汽車加上1公斤的氫,就能當3公斤的汽油來用。
這兩個優點聽起來挺好的。但是實際應用就沒有那麼容易了。氫氣在常溫常壓下是氣體,體積大,你總不希望每一輛汽車後面都帶一個大氣球吧。
為了減小體積,在不能降低氫氣溫度的情況下,只能增大壓強。但是這樣就帶來一個安全性的問題。可是即使加上很大的壓強,比如某車型採用的先進的70兆帕(也就是大約700個大氣壓)儲氫系統,因為氫燃料要佔用很大的空間,所以其氫氣儲量也只有4.34公斤。即使換算成汽油,也只是相當於13公斤。如果換算成體積,是18升左右。
還有一個問題就是,氫氣從哪裡來?在地球的自然界裡,幾乎沒有氫氣(不敢說100%沒有,反正極少極少),氫氣基本都是人工製備的。而絕大部分的氫原子都是和別的原子結合在一起的,比如和碳原子結合(比如汽油),和氧原子結合(比如水)等。那製備氫氣也要消耗能量,最熟悉的方法就是通過電解水來獲得氫氣和氧氣(高中的化學課上講過)。消耗電能把水分子裡面的氫和氧分開,生成氫氣和氧氣,找容器把氫氣存起來。需要的時候再把氫氣和氧氣放在一起發生化學反應,放出能量,這時候氫氣和氧氣又結合成了水。需要注意的是,在這個過程中放出的能量還沒有當初消耗的電能多,總之是虧了。
那麼我們一開始提到的設想,“實時製取氫氣”是不是就能解決氫氣太佔體積的問題呢?
要知道,9公斤的水才能提取出來1公斤的氫氣。如果我需要10公斤的氫氣(總的燃燒值相當於30公斤的汽油),我就需要90公斤的水,這個似乎也不輕啊。當然,我不需要一次加滿,可以少加點兒,快用完的時候找水就行了,超市裡有很多的飲用水可以用。這麼看來,也不算是硬傷。
不過還有一點疑惑,氫氣哪裡來的?要想實現“車輛只需加水即可行駛”,看來氫氣是從水那裡來的,那咱們就要電解水了。需要電能的話,用的是蓄電池嗎?上文已經說過了,電能製備氫氣,氫氣再放出能量,到手的能量已經比當初的電能少了。反正電池已經在車上了,為什麼不用電池直接驅動車輛呢?所以想要實現“車輛加水即可行駛”實際可能有點兒本末倒置了。
總之,我的結論,“車輛只需加水即可行駛”是很不靠譜的。要想實現這個設想,還需未來繼續研究和努力。
本文編輯:marthaywang
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