對最近炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的河南南陽“車輛加水即可行駛”的問題（其實(shí)質(zhì)是內(nèi)部裝有鋁粉還原制取H2），也就是說，從表觀上看，該車加水就可以跑，而實(shí)質(zhì)上里面還有鋁合金粉，加入的水和鋁合金粉反應(yīng)，獲得的H2驅(qū)動汽車。媒體報(bào)道，都避而不談里面的鋁合金粉的事。5月25日下午，該項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)的技術(shù)服務(wù)合作者--西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江峰教授在他的個人微博上公開發(fā)布視頻，還原鋁合金水解制氫的技術(shù)實(shí)驗(yàn)，解釋了“鋁合金粉末+水”制氫的可行性。
今天，就這個敏感問題，泰科鋼鐵小編采訪了北京科技大學(xué)國家級冶金物理化學(xué)課程負(fù)責(zé)人郭漢杰教授，請他在百忙之余計(jì)算了鋁合金粉末制氫用于汽車能源的可能性、能源成本等相關(guān)問題，并就未來汽車用能源從經(jīng)濟(jì)性、能耗（CO2排放）等方面進(jìn)行了理論預(yù)測，提出了未來汽車能耗的發(fā)展方向。
郭漢杰教授是我國著名的冶金物理化學(xué)理論專家，他對能源的理論計(jì)算具有一定的權(quán)威性。郭教授以下4個方面的計(jì)算，可以幫助我們對未來汽車能源發(fā)展的一些思考，理解汽車能源使用方面一些基本概念。
1）鋁合金粉末制氫的可能性
鋁合金粉末制氫的化學(xué)反應(yīng)為
當(dāng)制得的H2壓強(qiáng)為101325Pa時(shí)，反應(yīng)的自由能為：
由于反應(yīng)的自由能遠(yuǎn)小于零，所以鋁粉末制氫在理論上完全可以的，況且將鋁粒制備成微小的顆粒，有利于鋁粉還原水制氫反應(yīng)的動力學(xué)條件，所以絲毫不懷疑鋁粉還原水制氫的可能性。
2）鋁粉制氫的成本問題
從反應(yīng)（1）所得的鋁制氫的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，可以看出
也就是說，1KG的鋁粉理論上可以制取1.1Nm3的H2，同時(shí)放出15144.6KJ的熱量，將該熱量可以折合為0.51Kg標(biāo)煤。而今天（2019年5月25日）國際市場鋁金屬的掛牌價(jià)為14290元/噸，1Kg金屬鋁的價(jià)格為14.29元（不包括制粉的成本），0.51Kg標(biāo)煤的價(jià)格按照0.51元人民幣計(jì)，1Kg金屬鋁粉還原水制取1.1Nm3的H2的成本至少需要13.78元；但電解水制氫，理論上將H2O電解為H2和O2，在298K的溫度下，耗能為237.25KJ，制取1molH2，的耗電為：
可以得到，制取1Nm3H2理論電耗為：
0.06×44.64=2.67KWH
目前電解制氫的效率為50%左右,所以電解制取1Nm3H2的電耗為5KWH/Nm3H2。若1度電0.5元，電解制取1.1Nm3H2僅用5.5KWH的電，5.5元左右；比較鋁粉制取同樣1.1Nm3H2的13.78元還是非常的低的。
3）鋁粉還原水制氫與電解法制氫的能耗對比
就能源消耗來說，金屬鋁目前都是通過電解的方法得到的，電解制取1Kg金屬鋁的電耗為13KWH，但非要用其還原水制氫的話，只能制取1.1Nm3H2，如果扣除其放出的0.51Kg的標(biāo)煤（發(fā)電1.27KWH），鋁粉還原水制1.1Nm3H2的電耗為11.73KWH；
但電解法制取同樣的氫1.1Nm3H2只需要5.5KWH的電。
所以問題就來了，電解制鋁，鋁再還原水制氫，與電解水直接制氫，折騰了一大圈能耗增加了一倍還要多，不知道為了什么？
4）對于汽車所用能源問題的思考
未來的汽車到底用什么能源最好？這需要從CO2排放、經(jīng)濟(jì)性多方面考慮。我們從兩方面分別進(jìn)行理論上的計(jì)算。
（1）從CO2排放看，都以汽車跑100KM計(jì)算：
汽油：8升（7464Kcal/升），消耗8.53Kg標(biāo)煤/100Km；
電：20KWH，若0.4KgCe/KWH發(fā)電指標(biāo)計(jì)，8Kg標(biāo)煤/100Km；
電解H2：H2的熱值為2584Kcal/Nm3，從熱值計(jì)算1升汽油（注：汽油的熱值為7464Kcal）相當(dāng)與2.88Nm3H2，汽車跑100KM的能耗同樣以耗8升油的熱值計(jì)算，需要2.88×8=23Nm3H2，要電解得到這些氫，耗電為23×5=115KWH，而發(fā)出這些電（注：發(fā)電的能耗按0.4Kg標(biāo)煤/KWH計(jì)算）的能耗為
115×0.4=46Kg標(biāo)煤/100Km
鋁粉還原制H2：汽車跑100Km，以8升汽油的熱值計(jì)算需要23Nm3H2，若要用鋁粉還原制取，需要消耗金屬鋁20.9Kg，而獲取這些鋁所需要的能耗為
20.9×13×0.4=108.7Kg標(biāo)煤/100Km
扣除1Kg金屬鋁還原水制氫時(shí)放出的0.51Kg標(biāo)煤的熱量，鋁粉還原水制的氫讓汽車跑100Km的能耗為
108.7-10.65=98Kg標(biāo)煤/100Km
綜上所述，可以看出，就能耗（或CO2的最低排放）來說，最低排放的是電動車，其次是汽油車，電解制氫用于驅(qū)動汽車的CO2排放是電動車5.75倍；鋁粉制氫驅(qū)動汽車的CO2排放是電動車的12倍。
（2）從經(jīng)濟(jì)性看，同樣以汽車跑100Km計(jì)算
汽油：8升，以6.9元/升計(jì)，為55.2元/100Km；
電：20KWH，以0.6元/KWH計(jì)，為12元/100Km；
電解H2：制取23Nm3H2需要115KWH的電，不計(jì)制取過程的其他費(fèi)用，但就電耗而言，需要69元/100Km；
當(dāng)制氫的電費(fèi)為0.5元時(shí)，57.5元/100Km，就經(jīng)濟(jì)性來說，可以和汽油持平。
鋁粉還原制H2：制取23Nm3H2需要消耗金屬鋁20.9Kg，將其放熱0.51Kg標(biāo)煤/KgAl扣除，以金屬鋁14.29元/Kg，1Kg標(biāo)煤1000元計(jì)，不計(jì)制取鋁粉的其他費(fèi)用，汽車跑100Km，需要
（20.9-0.51）×14.29=291元/100Km。
到此為止，未來驅(qū)動汽車的能源從能耗（CO2排放）和經(jīng)濟(jì)性兩方面計(jì)算，以跑100Km同等里程的綜合評價(jià)的結(jié)論為：
1）就能耗（或CO2排放）看，最低排放是電動車8Kg標(biāo)煤/100Km，其次是汽油車8.53Kg標(biāo)煤/100Km，再其次是電解制氫46Kg標(biāo)煤/100Km，能耗最高的是鋁粉還原制H2，98Kg標(biāo)煤/100Km。
2）就經(jīng)濟(jì)性來看，最為經(jīng)濟(jì)的是電動車12元/100Km，其次為汽油車55.2元/100Km，再其次為電解H2驅(qū)動的汽車，為69元/100Km，幾乎可以與汽油車的價(jià)格持平，最高的是鋁粉還原制H2，291元/100Km。
也就是說，不管從能耗水平和經(jīng)濟(jì)性來說，就現(xiàn)在和未來，鋁粉還原水制H2作為驅(qū)動汽車的能源都與電驅(qū)動、甚至目前的汽油能源都有相當(dāng)大的差距。
炒作汽車加水就可以跑，隱瞞了汽車跑100Km里程還需要加20.9Kg鋁合金粉的問題，而目前的加汽油的汽車只要加8升油，也就是不到8Kg油就夠了！
來源：北京科技大學(xué)郭漢杰教授，泰科鋼鐵整理編輯
