水氢电池的真相，只是南阳这一款怕是永动机

上周，周小刊的朋友圈里一则《水氢发动机在南阳下线，市委书记点赞》的新闻刷屏了。这则报道指出，已正式下线的水氢发动机由青年汽车集团于2017年8月发布。这款“全球首辆水氢燃料汽车”号称可以通过一种特殊的催化剂将水转换成为氢气，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。

在南阳洛特斯新能源汽车有限公司厂区展示的“水氢发动机车”（图片来源：新华社）

水变氢，并不难

在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。

2H2O＝2H2↑+O2↑

反应遵循法拉第定律，气体产量与电流和通电时间成正比。

在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。

在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

然而，请注意，南阳的水氢燃料汽车在不加油、不充电、只加水和特殊催化剂的情况下就能跑。小编好像看到了永动机。

水氢电池的真相

水氢电池之前也有过报道，是甲醇-水蒸气重整氢燃料电池。

所谓甲醇-蒸汽重整制氢，就是甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂的作用生成氢气、二氧化碳和一氧化碳，此后，产气如果要进入燃料电池，需要将产气再通过变换反应以及纯化步骤去除其中的一氧化碳，最后不含一氧化碳的富氢气体才能进入质子交换膜燃料电池。

中国科学院大连化学物理所在甲醇重整制氢和燃料电池电池应用方面颇有建树。同时，中国也有一批采用上述技术进行燃料电池应用的公司。

氢从哪里来？

国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》预测，到2050年，氢能源需求将是目前的10倍，预计到2030年，全球氢能燃料电池乘用车将达到1500万辆。

清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强在接受周小刊采访时曾表示，我国每年生产氢气2000多万吨，已连续多年位居世界第一。氢气制备包括多种途径：

化工原料制氢

即通过甲醇、乙醇、液氨等原料分解制氢；

石化原料制氢

即使用石油、煤炭、天然气等资源和水蒸汽反应；

电解水制氢

即通过电解水分解为氢气和氧气，可利用太阳能和风能发电降低CO2排放。

据毛宗强介绍，国内95%~96%的氢气来自化石能源，例如煤炭、天然气和石油。国际上天然气制氢路径较多，国内由于天然气短缺且成本较高，所以以煤制氢为主。相比之下，在多种制氢工艺中，煤制氢成本最低，但污染也最为严重。如今温室气体减排已经引起国际社会的高度关注，利用氢能时需要考虑环保因素。煤制氢工艺，生产1公斤氢气排放20公斤CO2；天然气制氢工艺，生产1公斤氢气排放5公斤CO2。

“各地禀赋不同，我们提倡因地制宜利用氢能。基于能源与环保的考虑，我们主张利用国内现有的副产氢，例如氯碱副产氢以及焦炉煤气副产氢。与此同时，氢能和可再生能源耦合也是未来的发展趋势。目前许多地区风电、光电等供过于求，过剩的发电能力可以通过电解水生产氢能，即通常所说的P2G模式。”毛宗强表示。

国家发改委能源研究所研究员刘坚指出，我国化石能源制氢和工业副产氢已具相当规模，碱性电解水制氢技术成熟，固体质子交换膜电解水（SPE）制氢和固态氧化物电解水（SOEC）制氢仍处于技术研发阶段。未来清洁能源制氢是氢能产业可持续发展的重要基础，降低可再生能源制氢成本仍然存在挑战。

氢燃料电池车前路漫漫

刘坚表示，我国氢能工业虽然具备一定产业基础，但氢能的高成本、基础设施不足和标准体系不完善更是各国发展氢能所面临的共同挑战。并且国产燃料电池产品总体功率密度、系统功率、耐久性还较低，质子交换膜、催化剂、膜电极等燃料电池关键材料和核心部件、高压比空压机、氢气循环泵等系统关键设备进口依赖度高，且生产能力不足，产品价格较高。

除了技术方面的不足，毛宗强认为，国家的政策不明朗也阻碍了氢能产业的发展。2014年11月，国家提出对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站，每站奖励400万元，但执行一年之后没有持续推进。但地方政府在这方面比国家层面超前。例如，佛山对新建固定式加氢站最高补贴800万元，加氢站运营也可以获得相应补贴。此外，我国加氢站建设的审批程序也不明确，妨碍了加氢站建设的步伐。

与此同时，当前氢能产业呈现“一窝蜂”上项目的苗头。一些地方政府，在没有做好技术调研和市场分析的情况下，盲目跟风引进项目。毛宗强希望产业发展能够更加脚踏实地，“虽然今天要依靠政府的扶持，但也要为将来实现市场化早做打算。”