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查證者：楊碧旺丨德國(guó)勃蘭登堡州工業(yè)大學(xué)（BTU）物理教師
我們都知道車輛行駛離不開(kāi)油或汽，然而兩者既價(jià)格昂貴，又可能造成污染，于是就有人想到說(shuō)，要是能有一臺(tái)不燒氣燒油，只“燒水”的車就好了。如果車載水能實(shí)時(shí)制取氫氣，用氫氣燃燒產(chǎn)生的熱能來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，這樣車輛只需加水就可行駛了，這樣豈不是既清潔，又環(huán)保？這是真的異想天開(kāi)，還是確實(shí)有理可依呢？想知道水氫汽車靠不靠譜，我們先來(lái)了解一些基本知識(shí)。
把氫作為燃料來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，是可行的。氫和氧發(fā)生反應(yīng)以后放出能量，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。它的排放物是水，沒(méi)有硫化物氮化物這些空氣污染源，甚至沒(méi)有二氧化碳，所以單從排放上來(lái)說(shuō)很環(huán)保。2018年9月16日，在德國(guó)下薩克森州的城市布雷默弗德（Bremerv?rde），由氫燃料電池技術(shù)驅(qū)動(dòng)的車輛在公共交通線路上開(kāi)始服役。但是由于技術(shù)難度以及造價(jià)問(wèn)題，此類型的車輛還沒(méi)有到大規(guī)模推廣的程度。這次投入應(yīng)用，更多的是示范意義。
除了環(huán)保，氫作為燃料還有別的優(yōu)點(diǎn)。燃燒1公斤汽油能得到4730萬(wàn)焦耳的能量。燃燒1公斤氫能產(chǎn)生14160萬(wàn)焦耳的能量，大約是汽油的3倍。也就是說(shuō)，汽車加上1公斤的氫，就能當(dāng)3公斤的汽油來(lái)用。
這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)聽(tīng)起來(lái)挺好的。但是實(shí)際應(yīng)用就沒(méi)有那么容易了。氫氣在常溫常壓下是氣體，體積大，你總不希望每一輛汽車后面都帶一個(gè)大氣球吧。
為了減小體積，在不能降低氫氣溫度的情況下，只能增大壓強(qiáng)。但是這樣就帶來(lái)一個(gè)安全性的問(wèn)題。可是即使加上很大的壓強(qiáng)，比如某車型采用的先進(jìn)的70兆帕（也就是大約700個(gè)大氣壓）儲(chǔ)氫系統(tǒng)，因?yàn)闅淙剂弦加煤艽蟮目臻g，所以其氫氣儲(chǔ)量也只有4.34公斤。即使換算成汽油，也只是相當(dāng)于13公斤。如果換算成體積，是18升左右。
還有一個(gè)問(wèn)題就是，氫氣從哪里來(lái)？在地球的自然界里，幾乎沒(méi)有氫氣（不敢說(shuō)100%沒(méi)有，反正極少極少），氫氣基本都是人工制備的。而絕大部分的氫原子都是和別的原子結(jié)合在一起的，比如和碳原子結(jié)合（比如汽油），和氧原子結(jié)合（比如水）等。那制備氫氣也要消耗能量，最熟悉的方法就是通過(guò)電解水來(lái)獲得氫氣和氧氣（高中的化學(xué)課上講過(guò)）。消耗電能把水分子里面的氫和氧分開(kāi)，生成氫氣和氧氣，找容器把氫氣存起來(lái)。需要的時(shí)候再把氫氣和氧氣放在一起發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出能量，這時(shí)候氫氣和氧氣又結(jié)合成了水。需要注意的是，在這個(gè)過(guò)程中放出的能量還沒(méi)有當(dāng)初消耗的電能多，總之是虧了。
那么我們一開(kāi)始提到的設(shè)想，“實(shí)時(shí)制取氫氣”是不是就能解決氫氣太占體積的問(wèn)題呢？
要知道，9公斤的水才能提取出來(lái)1公斤的氫氣。如果我需要10公斤的氫氣（總的燃燒值相當(dāng)于30公斤的汽油），我就需要90公斤的水，這個(gè)似乎也不輕啊。當(dāng)然，我不需要一次加滿，可以少加點(diǎn)兒，快用完的時(shí)候找水就行了，超市里有很多的飲用水可以用。這么看來(lái)，也不算是硬傷。
不過(guò)還有一點(diǎn)疑惑，氫氣哪里來(lái)的？要想實(shí)現(xiàn)“車輛只需加水即可行駛”，看來(lái)氫氣是從水那里來(lái)的，那咱們就要電解水了。需要電能的話，用的是蓄電池嗎？上文已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，電能制備氫氣，氫氣再放出能量，到手的能量已經(jīng)比當(dāng)初的電能少了。反正電池已經(jīng)在車上了，為什么不用電池直接驅(qū)動(dòng)車輛呢？所以想要實(shí)現(xiàn)“車輛加水即可行駛”實(shí)際可能有點(diǎn)兒本末倒置了。
總之，我的結(jié)論，“車輛只需加水即可行駛”是很不靠譜的。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想，還需未來(lái)繼續(xù)研究和努力。
本文編輯：marthaywang
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