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高校發布水解制氫反應式:車載項目獲973計劃支持

作者: 來源: 2019-06-18 17:05:06

5月26日,南陽“水氫汽車”關鍵水解制氫技術支持方——湖北工業大學學校在其官網發布說明,并向媒體提供了圍繞此事四點疑問的回復。

聲明顯示,董仕節教授帶領團隊從2006年開始研發相關技術,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鍵技術基礎研究”。

學校回復稱,此次關鍵制氫技術的創新點在于研發了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發的制氫裝置里和水發生化學反應后產生氫氣,可實現低成本即時制氫。

據董仕節介紹,由于制氫后的水解產物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸也可以用于電池隔膜產業,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。

董仕節表示,其團隊的技術已經解決了材料、控制等氫氣制備等關鍵環節,青年汽車開發出了可以運行的裝置。“目前在制氫反應物的更換及后續制氫的穩定性還待進一步研究,如果這些技術難題解決了,相關技術就可完全成熟,在新能源汽車上的大規模應用車載制氫技術就指日可待”。

以下是說明及回復原文:

一、關于“車載鋁合金水解制氫技術”的說明

車載鋁合金水解制氫技術主要是利用金屬鋁與水發生化學反應來制備氫氣,屬于一種制氫技術。鋁水反應制氫可用下面的反應式表示:

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,且鋁水反應的過程不產生含碳和氮的有害物質,產物環境友好,金屬鋁水解反應也具有很高的氫氣產量和產氫速率。雖然鋁容易與水反應,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,因而如何有效去除鋁表面的氧化膜,加速反應的進行,提高轉化率是鋁水反應的關鍵。針對以上難點,可通過優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氫鋁合金,實現快速水解制氫。制氫后得到水解產物偏鋁酸,可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸可以用于電池隔膜產業,并可以進一步加工成微納米級氧化鋁,具有較高的經濟價值。同時,偏鋁酸和氫氧化鋁經過加熱可以得到品質較好的三氧化二鋁。

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我校董仕節教授帶領團隊從2006年開始研發相關技術,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鍵技術基礎研究”、2017年獲批國家自然科學基金面上項目“水解制氫用高活性微納米Al-Ga-In-Bi2O3-SnCl2材料的制備及產氫機理”。

授權專利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產生氫氣的水解制氫鋁合金。并且,通過調整添加劑的含量可以獲得不同產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用,其由90~95wt%Al和5~10wt%添加劑組成,所述添加劑為金屬單質、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獲得產氫性能不同的水解制氫鋁合金。上述兩項專利現已授權給南陽市青動能源科技有限公司,允許其在授權期間使用,且授權期限為4年。

二、目前“水氫發動機汽車”存在以下四點疑問

疑問1:“南陽神車”是否由湖北工業大學提供技術支持?

官方回應稱,“網上說的‘南陽神車’使用的關鍵制氫技術的確是由湖北工業大學提供支持”。

該制氫技術由湖北工業大學董仕節教授團隊領銜,其技術名稱為車載鋁合金水解制氫技術。團隊從2006年開始研發相關技術,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,通過科技成果轉化的途徑,團隊與青年汽車集團簽訂合作協議,在大規模制氫及車載鋁合金水解制氫新能源的運行控制等技術上開展攻關合作”。

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同時,湖北工業大學董仕節教授表示,其技術與網傳的所謂的“水氫發動機”并不是一回事,青年汽車只是使用了團隊授權的制氫材料和相關技術,而其他的車用技術及裝備來自于青年汽車。“通過我們的特殊材料和相關技術裝置可以將水轉換成為氫氣,氫氣再通過氫燃料反應堆,產生電能,然后驅動車載電機和引擎,驅動汽車行駛”。

董仕節說,制氫技術是新能源汽車動力的關鍵之一,由團隊提供技術支持,其他相關動力技術青年汽車已通過其他途徑在整合研發之中。

疑問2:關鍵制氫技術的創新點是什么?

“我們的制氫技術并不是在一個裝置里加水就可以產生氫氣,而是水在制氫裝置中與新型制氫材料共同作用的結果。”湖北工業大學董仕節教授解釋,團隊的核心技術在于研發了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發的制氫裝置里和水發生化學反應后產生氫氣,可實現低成本即時制氫。

“簡單來說,我們的技術創新點在于制氫材料和制氫裝置。”董仕節說,水只是一個必備的反應物,核心技術是制氫材料、裝備和控制系統。“車輛只需加水即可行駛純屬誤解”。

董仕節說,團隊開發的高效低成本的鋁合金水解制氫材料,已獲得授權專利10項。“是一項實實在在的科技創新,美國等國家也有類似技術,但我們的技術在制氫速度、效率等工業化制備應用上已處于世界先進水平”。

疑問3:制氫技術是否已達到了新能源車規模應用的經濟性要求?

有專家表示,從技術角度來講,在特定的裝置中,通過水和特殊材料反應獲得大量的氫氣來驅動汽車具有可行性,但需要解決鋁鈍化、產物和鋁粉分離等技術問題。從經濟性來看,市場上鋁的價格已經超過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能和環保的要求。

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董仕節告訴記者,研究團隊已經就成本和環保的問題進行了考慮。他說,制氫后的水解產物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸可以用于電池隔膜產業,偏鋁酸還可以進一步加工成微納米級氧化鋁。制氫后的水解產物都有較高的利用和經濟價值,通過新能源汽車的使用回收后,可解決成本和環保的問題。“這些水解產物將通過汽車廠家回收再利用實現其價值,成本可大大降低。”

疑問4:目前相關制氫技術是否已經成熟,在新能源汽車上的應用還要走多長的路?

目前,氫燃料電池技術面臨的兩個重大技術問題:車載儲氫技術、加氫站基礎設施建設,在這兩個重大技術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達到工業應用水平。

董仕節表示,其團隊技術已實現了廉價可控的生產方式,隨時制備,隨時使用,不需要存儲和運輸的環節。“只需要在新能源汽車上安裝一個制氫裝置,循環更換裝置里的反應材料即可,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”。

還有人質疑,目前提取氫的技術并不具備大范圍可推廣性。董仕節認為,其團隊的技術已經解決了材料、控制等氫氣制備等關鍵環節,青年汽車開發出了可以運行的裝置。“目前在制氫反應物的更換及后續制氫的穩定性還待進一步研究,如果這些技術難題解決了,相關技術就可完全成熟,在新能源汽車上的大規模應用車載制氫技術就指日可待”。

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5月26日,南陽“水氫汽車”關鍵水解制氫技術支持方——湖北工業大學學校在其官網發布說明,并向媒體提供了圍繞此事四點疑問的回復。

聲明顯示,董仕節教授帶領團隊從2006年開始研發相關技術,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鍵技術基礎研究”。

學校回復稱,此次關鍵制氫技術的創新點在于研發了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發的制氫裝置里和水發生化學反應后產生氫氣,可實現低成本即時制氫。

據董仕節介紹,由于制氫后的水解產物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸也可以用于電池隔膜產業,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。

董仕節表示,其團隊的技術已經解決了材料、控制等氫氣制備等關鍵環節,青年汽車開發出了可以運行的裝置。“目前在制氫反應物的更換及后續制氫的穩定性還待進一步研究,如果這些技術難題解決了,相關技術就可完全成熟,在新能源汽車上的大規模應用車載制氫技術就指日可待”。

以下是說明及回復原文:

一、關于“車載鋁合金水解制氫技術”的說明

車載鋁合金水解制氫技術主要是利用金屬鋁與水發生化學反應來制備氫氣,屬于一種制氫技術。鋁水反應制氫可用下面的反應式表示:

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,且鋁水反應的過程不產生含碳和氮的有害物質,產物環境友好,金屬鋁水解反應也具有很高的氫氣產量和產氫速率。雖然鋁容易與水反應,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,因而如何有效去除鋁表面的氧化膜,加速反應的進行,提高轉化率是鋁水反應的關鍵。針對以上難點,可通過優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氫鋁合金,實現快速水解制氫。制氫后得到水解產物偏鋁酸,可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸可以用于電池隔膜產業,并可以進一步加工成微納米級氧化鋁,具有較高的經濟價值。同時,偏鋁酸和氫氧化鋁經過加熱可以得到品質較好的三氧化二鋁。

我校董仕節教授帶領團隊從2006年開始研發相關技術,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鍵技術基礎研究”、2017年獲批國家自然科學基金面上項目“水解制氫用高活性微納米Al-Ga-In-Bi2O3-SnCl2材料的制備及產氫機理”。

授權專利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產生氫氣的水解制氫鋁合金。并且,通過調整添加劑的含量可以獲得不同產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用,其由90~95wt%Al和5~10wt%添加劑組成,所述添加劑為金屬單質、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獲得產氫性能不同的水解制氫鋁合金。上述兩項專利現已授權給南陽市青動能源科技有限公司,允許其在授權期間使用,且授權期限為4年。

二、目前“水氫發動機汽車”存在以下四點疑問

疑問1:“南陽神車”是否由湖北工業大學提供技術支持?

官方回應稱,“網上說的‘南陽神車’使用的關鍵制氫技術的確是由湖北工業大學提供支持”。

該制氫技術由湖北工業大學董仕節教授團隊領銜,其技術名稱為車載鋁合金水解制氫技術。團隊從2006年開始研發相關技術,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,通過科技成果轉化的途徑,團隊與青年汽車集團簽訂合作協議,在大規模制氫及車載鋁合金水解制氫新能源的運行控制等技術上開展攻關合作”。

同時,湖北工業大學董仕節教授表示,其技術與網傳的所謂的“水氫發動機”并不是一回事,青年汽車只是使用了團隊授權的制氫材料和相關技術,而其他的車用技術及裝備來自于青年汽車。“通過我們的特殊材料和相關技術裝置可以將水轉換成為氫氣,氫氣再通過氫燃料反應堆,產生電能,然后驅動車載電機和引擎,驅動汽車行駛”。

董仕節說,制氫技術是新能源汽車動力的關鍵之一,由團隊提供技術支持,其他相關動力技術青年汽車已通過其他途徑在整合研發之中。

疑問2:關鍵制氫技術的創新點是什么?

“我們的制氫技術并不是在一個裝置里加水就可以產生氫氣,而是水在制氫裝置中與新型制氫材料共同作用的結果。”湖北工業大學董仕節教授解釋,團隊的核心技術在于研發了一種高效低成本的鋁合金水解制氫材料,該材料在自主研發的制氫裝置里和水發生化學反應后產生氫氣,可實現低成本即時制氫。

“簡單來說,我們的技術創新點在于制氫材料和制氫裝置。”董仕節說,水只是一個必備的反應物,核心技術是制氫材料、裝備和控制系統。“車輛只需加水即可行駛純屬誤解”。

董仕節說,團隊開發的高效低成本的鋁合金水解制氫材料,已獲得授權專利10項。“是一項實實在在的科技創新,美國等國家也有類似技術,但我們的技術在制氫速度、效率等工業化制備應用上已處于世界先進水平”。

疑問3:制氫技術是否已達到了新能源車規模應用的經濟性要求?

有專家表示,從技術角度來講,在特定的裝置中,通過水和特殊材料反應獲得大量的氫氣來驅動汽車具有可行性,但需要解決鋁鈍化、產物和鋁粉分離等技術問題。從經濟性來看,市場上鋁的價格已經超過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能和環保的要求。

董仕節告訴記者,研究團隊已經就成本和環保的問題進行了考慮。他說,制氫后的水解產物偏鋁酸可以直接作為阻燃材料使用,高品質的偏鋁酸可以用于電池隔膜產業,偏鋁酸還可以進一步加工成微納米級氧化鋁。制氫后的水解產物都有較高的利用和經濟價值,通過新能源汽車的使用回收后,可解決成本和環保的問題。“這些水解產物將通過汽車廠家回收再利用實現其價值,成本可大大降低。”

疑問4:目前相關制氫技術是否已經成熟,在新能源汽車上的應用還要走多長的路?

目前,氫燃料電池技術面臨的兩個重大技術問題:車載儲氫技術、加氫站基礎設施建設,在這兩個重大技術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達到工業應用水平。

董仕節表示,其團隊技術已實現了廉價可控的生產方式,隨時制備,隨時使用,不需要存儲和運輸的環節。“只需要在新能源汽車上安裝一個制氫裝置,循環更換裝置里的反應材料即可,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”。

還有人質疑,目前提取氫的技術并不具備大范圍可推廣性。董仕節認為,其團隊的技術已經解決了材料、控制等氫氣制備等關鍵環節,青年汽車開發出了可以運行的裝置。“目前在制氫反應物的更換及后續制氫的穩定性還待進一步研究,如果這些技術難題解決了,相關技術就可完全成熟,在新能源汽車上的大規模應用車載制氫技術就指日可待”。

關 鍵 詞: 制氫 汽車 氫氣
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