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一、这又是一场明显的骗局？
5月23日，《南阳日报》一篇宣传水氢发动机的稿件引发热议，称这个“全球首辆氢燃料汽车”能通过一种“特殊的催化剂”将水转换为氢气，在不加油、不充电、只加水的情况下，实现水氢燃料汽车续航里程超过500公里、轿车超1000公里。
澎湃新闻在后续报道中指出，该水氢发动机主要使用了“一种水解制氢铝合金及其制备方法”（专利号CN106011554A）、“一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用”（专利号CN108913958A）两项专利。
实际上，这种车辆使用的是铝水电池，通过铝合金与水反应生成氢气，再由燃料电池发电驱动汽车。铝合金作为燃料，可在耗尽后补充或更换。美国通用原子公司、麻省理工学院等都在开展类似研究，有的已经应用。
二、铝水电池技术特点
铝水反应的体积比能极高，可达83兆焦/升，还具有可靠性高、易操作、安全性好、噪声低、易换料等优点，理论上是一种高效的储能技术。然而，铝水反应容易氧化形成钝化层，阻碍持续反应，限制了铝水反应技术的应用。为了避免钝化作用对反应的影响，可使用加热、掺杂镓等合金的方法。例如，可制造镓/铟/铊/铝合金，以及碳/硅/锗/锡/铅/铝合金，从物理上破坏钝化层，促使铝水反应。
图1 主要储能技术比较
三、铝水电池技术发展现状
20世纪90年代，美国海军研发出了以过氧化氢为电解质的铝一次电池，然而高浓度过氧化氢是一种危险的腐蚀性氧化剂，美海军并未在平台上使用。
2002年，宾夕法尼亚州立大学应用研究实验室的研制出一种铝燃烧发动机，通过加热铝除去氧化铝钝化层，使粉状铝金属与海水反应产生热量，推动涡轮。然而这个过程较难控制，且工作温度极高。
普渡大学还提出了一种掺杂镓、铟、锡的铝合金，能够去除钝化层并在室温下与水反应，但这种合金反应后会生成氢氧化铝废料，仅有约84%的铝能有效利用。
2012年，通用原子公司获得美海军资助，研发了以铝-海水反应为氢源，结合氧气储存系统的质子交换膜燃料电池，可用于美国海军的大直径无人潜航器。通用原子公司研发了两种铝水燃料电池系统。闭式系统使用储水仓提供水，铝水反应后产生氢气，与压缩氧气罐或液压氧罐储存的氧气反应发电。开式系统使用海水与铝反应，比能较闭式系统高4倍。2019年3月，通用原子公司修改了铝水反应方案，改为使用铝水反应同时制备氢气和氧气，而不仅是制备氢气。未来美海军的水下充电站大直径无人潜航器都可能采用这种供能方案。
图2 闭循环、需储氧的铝动力系统
2013年，麻省理工学院研究人员提出了一种无需储氧的铝水电池，并由开放水域动力公司推广。全电池的体积比能约12兆焦/升，输出功率1瓦时的能量利用效率约65%。技术关键是使用镓铟液态金属对铝进行合金化，液态金属能破坏铝表面的氧化层，并保护铝不被腐蚀。2015年，这种电池通过了美海军的测试。2017年，这种电池开始用于激流公司的微型无人潜航器，续航时间超过400小时。
图3 开放水域动力公司的铝-海水燃料电池
此外，麻省理工学院还提出了氯酸铝燃料电池动力系统，使用铝合金和氯酸钠产生氢气和氧气，为地平线公司H-200商用燃料电池提供燃料。系统使用铝水反应生成氢气，氯酸钠盐热解生成氧气。
（蓝海星：马晓晨）
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