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一、這又是一場明顯的騙局？

5月23日，《南陽日報》一篇宣傳水氫發動機的稿件引發熱議，稱這個“全球首輛氫燃料汽車”能通過一種“特殊的催化劑”将水轉換為氫氣，在不加油、不充電、隻加水的情況下，實現水氫燃料汽車續航裡程超過500公裡、轎車超1000公裡。

澎湃新聞在後續報道中指出，該水氫發動機主要使用了“一種水解制氫鋁合金及其制備方法”（專利号CN106011554A）、“一種水解制氫鋁合金及其制備方法和應用”（專利号CN108913958A）兩項專利。

實際上，這種車輛使用的是鋁水電池，通過鋁合金與水反應生成氫氣，再由燃料電池發電驅動汽車。鋁合金作為燃料，可在耗盡後補充或更換。美國通用原子公司、麻省理工學院等都在開展類似研究，有的已經應用。

二、鋁水電池技術特點

鋁水反應的體積比能極高，可達83兆焦/升，還具有可靠性高、易操作、安全性好、噪聲低、易換料等優點，理論上是一種高效的儲能技術。然而，鋁水反應容易氧化形成鈍化層，阻礙持續反應，限制了鋁水反應技術的應用。為了避免鈍化作用對反應的影響，可使用加熱、摻雜镓等合金的方法。例如，可制造镓/铟/铊/鋁合金，以及碳/矽/鍺/錫/鉛/鋁合金，從物理上破壞鈍化層，促使鋁水反應。

圖1 主要儲能技術比較

三、鋁水電池技術發展現狀

20世紀90年代，美國海軍研發出了以過氧化氫為電解質的鋁一次電池，然而高濃度過氧化氫是一種危險的腐蝕性氧化劑，美海軍并未在平台上使用。

2002年，賓夕法尼亞州立大學應用研究實驗室的研制出一種鋁燃燒發動機，通過加熱鋁除去氧化鋁鈍化層，使粉狀鋁金屬與海水反應産生熱量，推動渦輪。然而這個過程較難控制，且工作溫度極高。

普渡大學還提出了一種摻雜镓、铟、錫的鋁合金，能夠去除鈍化層并在室溫下與水反應，但這種合金反應後會生成氫氧化鋁廢料，僅有約84%的鋁能有效利用。

2012年，通用原子公司獲得美海軍資助，研發了以鋁-海水反應為氫源，結合氧氣儲存系統的質子交換膜燃料電池，可用于美國海軍的大直徑無人潛航器。通用原子公司研發了兩種鋁水燃料電池系統。閉式系統使用儲水倉提供水，鋁水反應後産生氫氣，與壓縮氧氣罐或液壓氧罐儲存的氧氣反應發電。開式系統使用海水與鋁反應，比能較閉式系統高4倍。2019年3月，通用原子公司修改了鋁水反應方案，改為使用鋁水反應同時制備氫氣和氧氣，而不僅是制備氫氣。未來美海軍的水下充電站大直徑無人潛航器都可能采用這種供能方案。

圖2 閉循環、需儲氧的鋁動力系統

2013年，麻省理工學院研究人員提出了一種無需儲氧的鋁水電池，并由開放水域動力公司推廣。全電池的體積比能約12兆焦/升，輸出功率1瓦時的能量利用效率約65%。技術關鍵是使用镓铟液态金屬對鋁進行合金化，液态金屬能破壞鋁表面的氧化層，并保護鋁不被腐蝕。2015年，這種電池通過了美海軍的測試。2017年，這種電池開始用于激流公司的微型無人潛航器，續航時間超過400小時。

圖3 開放水域動力公司的鋁-海水燃料電池

此外，麻省理工學院還提出了氯酸鋁燃料電池動力系統，使用鋁合金和氯酸鈉産生氫氣和氧氣，為地平線公司H-200商用燃料電池提供燃料。系統使用鋁水反應生成氫氣，氯酸鈉鹽熱解生成氧氣。

（藍海星：馬曉晨）

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