上週,南陽水氫汽車刷爆了票圈。新聞裡說,這輛車加了水就能跑起來,完了之後還能生成水,實現循環再利用。
這讓很多人感覺自己的智商可能出了問題,難道人類真的實現了永動機了麼?明明連小朋友都爛熟於心的能量守恆定律,難道也會錯麼?
今天,我就來用科學的角度來講一講南陽水氫汽車。
傳統汽車
我們都知道,傳統的汽車其實是靠燒汽油來讓發動機動起來的。
然而,這裡有個大問題,那就是石油總有用完的時候,而且還會造成汙染。
於是,就有人開始尋思是不是有其他的辦法。當然,最常規的腦洞就是用電。也就是現在滿大街掛著綠牌在蹦躂的電動車。
氫燃料電池
但電動車也有電動車的難處,和手機一個毛病,那就是續航不行。續航不行的主要原因就是電池不行。所以,有些人就想到了氫燃料電池。說白了,這種電池就是用氫氣做燃料來發電。
大致的原理就是,通過氫氣和氧氣反應。
在這個過程中讓電荷通過電池兩極的電解質。電子由陽極傳至陰極產生直流電,形成完整的電路。
整個過程把化學能轉化為了電能,更重要的是產物是水,十分清潔。
這個方法好倒是很好,問題就出在了普及上,從工業製造氫氣,到建設加氫站,還有整個過程的運送成本其實都不低,所以一時半會很難普及起來。
水氫發動機
既然加氫這麼麻煩,有人就在想,有沒有可能把制氫裝置和氫燃料電池組合起來,那不就搞定了麼?但是製備氫氣哪有那麼容易的事啊?
新聞上說,是通過鋁來製備氫氣。大概就是通過鋁和水反應,
2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑
正好氫燃料電池的產物是水,可以和鋁反應再生成氫氣,看起上去很完美是不是?
但是要知道單質鋁可不是那麼好搞得到。因為鋁很容易在表面形成一層緻密的氧化膜。這層氧化膜會阻止鋁和其他物質反應。
工業上,常規制備單質鋁其實是通過電解氧化鋁來實現的。
而根據新聞裡報道後來又說,這裡加的不是單質鋁,而是鋁合金,這種合金可以阻止部分氧化膜的生成。我們先不追究是不是存在這樣的合金,先來繼續往下看,假設這種合金真的存在,那鋁和水反應生成了氫氣,是不是就實現了循環?
這只是美好的幻想
答案是否定的。因為這裡忽略了一點,整個過程其實都在消耗鋁。也就是說,原來是消耗油,現在是在消耗鋁,鋁在反應中會變成氫氧化鋁。所以,想要車子跑,就得不停得給車子加“鋁合金”。
這鋁的價格可一點不比石油便宜啊,儲量也不會豐富到哪裡去。而且原來只是加氫站,現在要搞加鋁站,換湯不換藥呀。而且現在更麻煩的是,氫氧化鋁還在車上,還得定期找人來回收,又增加了很多麻煩。
你可能要問,為什麼不實現從氫氧化鋁到鋁,這是因為從原理上,這個操作真的做不到。
所以,其實這條路並不能夠走得通。