鋁燃料電池解釋一下燒水能不能開車_風聞

最近燒水制氫氣的車炒的很火，大家質疑燒水的車能不能開，

查了一下資料，發現了鋁燃料電池，這個車與其説是燒水，不如説是燒鋁和水。是個電動車，不是氫能源車。副產物氫氣只是再被利用一次，重新和氧氣反應燃燒。在水氫發動機上再次做功一次。金屬鋁耗盡了，變成氫氧化鋁也就得充電，讓燃料電池的還原。或者補充新的鋁。要不然就沒有氫氣了。

這種車要麼燒鋁，要麼得充電。其實氫氧化鋁提純鋁也得用電解法，耗電也不少。

總之如果完成一次鋁物質和電能能量的閉環，核心要麼是給鋁燃料電池充電，要麼是在電解鋁的時候用電。鋁本身就相當於一個存儲電超多的電池。

動力電池 燃料電池

鋁燃料電池在前幾年的發展較為迅速，已經應用於純電動汽車供能等方面。

鋁燃料電池

鋁燃料電池，又稱鋁空氣電池，是以鋁攝取空氣中的氧而氧化，與水化合轉變為氫氧化鋁的反應作為燃料電池電極反應，以電化學形式釋放能量的供能電池。

電極反應：

負極：（Al）：4Al - 12e- = 4Al3+

正極：（Pt或Fe等）：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-

總反應式：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3↓

鋁燃料電池以鋁為負極（陽極）、氧為正極（陰極），以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。

早期鋁燃料電池負極材料多用純鋁，但由於純鋁鈍化效應強，極化嚴重，會造成負極極化增大、電位正移和電壓滯後。因此現在的鋁燃料電池多以鋁合金作為負極。

鋁燃料電池是一種發電設備，運行過程中（如下圖所示）通過消耗鋁合金陽極、電解質（液）水和空氣中的氧對外輸出電能，運行過程中有Al(OH)3產生，是一種很有商業價值的副產物。

鋁燃料電池與鋰或鎳氫輔助電池混合模式示意圖

其是在催化劑作用下發生化學反應而產生電能的一種化學電源，總反應是鋁電解的逆過程。

鋁燃料電池的發展史

世界上鋁燃料電池的較大規模研發始於上世紀60年代的美國。上世紀70年代，他們集中於航海航標燈、礦井照燈等電源用電池的研究；

上世紀80年代，加拿大鋁電源公司（Aluminum Power）採用鋁合金陽極和有效的空氣（氧）電極製成的電池體系在便攜式電源、備用電源推向市場，為鋁燃料電池的商化應用作出了很大貢獻；

2014年6月國外媒體報道了美國鋁業公司與以色列菲涅金公司（Phinergy）聯合研發的動力鋁燃料裝置在汽車上進行路況試跑，續航里程達1600km的世界紀錄，在燃料電池發展史上具有里程碑意義，為動力鋁燃料電池的發展作出了巨大貢獻，使菲涅金公司成為世界鋁燃料電池的領跑者。

這種鋁燃料電池系統陽極由50塊鋁板組成，每塊質量500g，總質量25kg，每一塊鋁板提供的電力可使電動汽車行駛32km。

2014年2月，美國鋁業公司與菲涅金公司就鋁燃料電池的進一步開發簽訂了合作協議，並於6月初在加拿大蒙特利爾一級方程式賽道上對鋁燃料電池電動汽車進行了試駕。2017年，其實現了電動汽車專用鋁燃料電池批量生產，並推向世界市場。

中國對鋁燃料電池研發始於上世紀90年代，現已成為世界較大的鋁燃料電池研發與生產國，但研發技術與美國、以色列相比，還有一些差距。

中國從事相關技術研究的單位主要有中國科學院過程工程研究所、大連物理化學研究所、船舶重工712所、北京大學、哈爾濱工業大學、武漢大學、天津大學、北京有色金屬研究總院、四川德陽東深新能源科技有限公司、台州非常新能源科技有限公司、雲南冶金集團創新金屬燃料電池股份有限公司等。

鋁燃料電池在前幾年的發展較為迅速，已經應用於純電動汽車供能等方面。

鋁燃料電池的特點

當前全世界動力電源研發單位與生產企業都把力量投放於燃料電池，而鋁燃料電池作為其中一員，具有諸多優點：

1、能量密度高。鋁燃料電池汽車百公里約消耗3kg鋁、5L水與電解液，而一般乘用車的油耗約8L/100km；續航能力高於鋰離子電池，鋁燃料電池的實際比能量可達到350-500Wh/kg，是鋰離子電池120-150Wh/kg的3倍；

2、鋁的資源豐富，價格合理，鋁燃料電池製造成本約為500元/kWh，是鋰離子電池生產成本4000元/kWh的1/8 ；

3、鋁的製取已經有成熟的工業基礎。且在我國，制鋁工業的產能已經過剩。

鋁燃料電池運行放電時消耗的是鋁和水為主，運行過程中需要定時補充水，運行週期完成後，需更換鋁板或整體更換電池堆。

鋁燃料電池運行期間主要副產物是氫氧化鋁Al(OH)3，其可循環利用，加工成納米級高純Al2O3，作為工業用品。

雖然其具有諸多優點，但事實上還存在這些缺點：

1、比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯後，自放電率較大；

2、電極反應易發生副反應產熱，需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱，電池過熱後易發生危險。受熱後電極材料鋁單質與金屬氧化物作用會發生強放熱，引起熱爆炸，會造成嚴重後果；

3、反應產物氫氧化鋁Al(OH)3以及金屬鋁本身不造成環境污染，且毒性低，但是鋁離子Al3+具有生物富集性，進入人體後難以排出體外，最終會危害公共健康。鋁中毒會表現出阿爾茲海默症（老年痴呆症）的症狀。

與氫燃料電池的對比

目前，鋁燃料電池和氫燃料電池都作為新能源技術中燃料電池技術的一份子，具有一些相同的優勢和發展前景。

但實際上，鋁燃料電池的開發熱潮不及氫燃料電池，且應用案例相對稀缺，並沒有得到鋰電池一樣的大規模應用，相關開發企業、研究院校也不及氫燃料電池領域。

其與氫燃料電池對比，發展受限的原因包括：

1、鋁燃料電池與氫燃料電池同屬電化學電池，但能量密度不及氫氣。車載氫燃料電池系統的主要瓶頸在於儲氫比率問題；

2、鋁燃料的反應產物不能直接排出，需要回收，與氫燃料車可以直接無害排出相比會增加回收成本。產物Al(OH)3不是完全無害，會造成公共健康問題；

3、鋁燃料電池系統和氫燃料電池系統同樣具有危險性，鋁氧化反應易發生非電極反應從而放熱，會徒增熱管理系統從而增加成本。過熱的系統同樣存在爆炸隱患；

4、鋁燃料電池的技術同樣尚未成熟，電解質（液）一般應用強鹼性溶液KOH、NaOH等，除了添加電極燃料鋁以外還需補充水，相較於燃油和氫氣的直接燃料添加，增加了所需添加的物質，更為繁瑣。

5、我國的鋁土礦資源並不豐富，制鋁與制氫同樣需要巨大能耗，鋁如果不能得到回收循環利用，則是巨大的能源浪費，與新能源發展理念不符。而事實上，我國的鋁回收利用率很低。

鋁的循環及能耗示意圖

總而言之，鋁燃料電池未獲得重視、大面積推廣，勢必有其緣由。但鋁燃料電池作為新能源技術、燃料電池技術發展的一個重要組成部分，值得予以關注。

我國的制鋁工業已經存在產能過剩現象，如果能妥善發展這一新能源技術，則能更好的解決產能過剩問題，拉動相關產業鏈的發展，同時在新能源發展道路上邁出重要一步。