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空气发电机问世，庞青年“汽车加水就能跑”或许真的能实现
答文/田忠朝
上小学时知道了土豆能发电，感觉这很神奇，但有一天当我知道空气也能发电，这就不是有点神奇，而是有点惊讶了。
近日，英国《自然》杂志（Nature）刊发了一篇论文，说美国一家大学的研究团队利用15年前的发现，成功研制出一种名为“Air-gen”的“空气发电机”，简单来说，就是利用空气发电。
老实说，有没有那么一瞬间让你想到庞青年的“水氢发动机”？无论怎么看，用空气发电听起来比庞青年的“水氢大法”更扯。
不要急着下结论，我们先来探究一下空气发电机的原理。
故事要从15年前说起，当时一位微生物学家Derek Lovley发现，地杆菌能将电子从有机物质中转移到铁氧化物等金属类化合物中。
进一步研究发现，原来是地杆菌能够产生出一种蛋白质纳米线（protein nanowires），这种物质可以将电子传递到周围环境中，而我们知道，电子的流动即形成电流。
但问题是，电子是怎么来的？
研究人员发现，即使是孤立的蛋白质纳米线也会产生电流，当把这种蛋白质纳米线制成不到10微米厚的薄膜夹在两片薄金属之间，就可以获得持续的电流，而电流的大小与电极材料、光照、温度均无关，只与空气湿度有关。
湿度越低，电流越小，当用保鲜膜覆盖材料时，电流输出会中断，移除保鲜膜，电流又会恢复原始大小。
因此说明，空气湿度促成了电子释放，而且当空气湿度为45%时，发现效果最好。
而这种蛋白质纳米线薄膜夹在两片金属之间的小贴片，就是“空气发电机”的原型。不过这种‘空气发电机’产生的电量十分有限，单个设备只能产生约 0.5 V 的持续电压，电流密度约为 17 μA/cm。
当然，在这个宇宙中任何事物都不能违背能量守恒定律，这种装置发电是要消耗蛋白质纳米线的，本质上还是化学反应的一种。据实验室数据，一块贴片可以持续发电20小时。
这么看来，空气发电机似乎不是一个伪命题，只是叫法不对，或许叫“生物水解发电机”更靠谱一些。而且它和庞青年的“水氢发动机”有异曲同工之妙，庞青年曾说他的水氢发动机是靠一种特殊催化剂实现水解制氢，而空气发电机则是靠蛋白质纳米线催化剂实现水解发电。
那为什么庞青年会被打上“骗子”烙印？
其实庞青年的“水氢发动机”，叫法是对的，科学理论也是有的，只是庞青年宣传的方向错了，目的也不纯。汽车确实可以加水就能跑，但前提是车上要搭载一套水制氢的转换设备+氢燃料电池系统，这远远不是庞青年说的“一种特殊催化剂”这么简单。
现在的水制氢技术都是工业级规模才有可能盈利，如果真的搭载在车上，成本远高于直接去加氢站加氢，更何况现在的氢燃料电池车本身成本就高于汽油车数倍，所以“水氢发动机”目前来看就是一个伪命题。
但空气发电机就不同了，首先这一套设备是经过实验室论证的；其次，催化剂（蛋白质纳米线）的产量也不是问题，因为Lovley的团队最近还研发了一种新工艺，可以利用大肠杆菌更迅速、更廉价地生产大量蛋白质纳米线；最后，它的结构真的太简单了，两块金属片中间夹一块薄膜，而且体积也会控制的很小很薄。
研究人员表示，目前通过多个贴片叠加运行，“空气发电机”已经能为小型电子设备供电。
下一步计划是，让Air-gen贴片为健身追踪器、智能手表等可穿戴设备甚至手机供电。
而最终目的，则是开发能为房屋供电的大型系统，例如，将Air-gen纳入墙壁涂料中。
甚至还有一种构想，如果这种蛋白质纳米线能达到工业生产规模，它甚至可以用于电动汽车，只要像控制燃油喷射一样，控制好空气湿度，真的能实现“加水就能跑”。
等等，我好像发现了什么，难道庞青年当年就慧眼识珠看到过此类研究？这不就是老庞所说的“特殊催化剂”吗，而且还是2.0版本，直接把“水→氢→电”的过程简化成了“水→电”，更简单更高效，强烈建议庞青年去收购它！
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
“水氢发动机汽车”的关键制氢技术的创新点是什么？
答基本原理
车载铝合金水解制氢技术主要是利用金属铝与水发生化学反应来制备氢气，属于一种制氢技术。铝水反应制氢可用下面的式子表示：
2Al＋4H2O＝2AlO（OH）＋3H2↑
2Al＋6H2O＝2Al（OH）3＋3H2↑
铝在地球上含量丰富，来源广泛，价格低廉，密度低，且铝水反应的过程不产生含碳和氮的有害物质，产物环境友好，金属铝水解反应也具有很高的氢气产量和产氢速率。虽然铝容易与水反应，但通常条件下由于铝表面与空气接触，会覆盖一层致密的氧化膜，阻碍金属铝与水的接触反应，因而如何有效去除铝表面的氧化膜，加速反应的进行，提高转化率是铝水反应的关键。针对难点，可通过优化制氢铝合金的成分以及制备工艺来获得具有高活性的产氢铝合金，实现快速水解制氢。制氢后得到水解产物偏铝酸，可以直接作为阻燃材料使用，高品质的偏铝酸可以用于电池隔膜产业，并可以进一步加工成微纳米级氧化铝，具有较高的经济价值。同时，偏铝酸和氢氧化铝经过加热可以得到品质较好的三氧化二铝。
湖北工业大学董仕节教授带领团队从2006年开始研发相关技术，并于2010年获批科技部973前期专项研究项目“车载水解制氢用铝合金制备的关键技术基础研究”、2017年获批国家自然科学基金面上项目“水解制氢用高活性微纳米Al－Ga－In－Bi2O3－SnCl2材料的制备及产氢机理”。
授权专利ZL201610564832.5公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法，主要是采用机械合金化的方式在金属铝粉中添加少量低熔点金属和无机盐制备出在常温常压下能与水反应产生氢气的水解制氢铝合金。并且，通过调整添加剂的含量可以获得不同产氢量的水解制氢铝合金。申请专利CN201910117543.4公开了一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用，其由90～95wt％Al和5～10wt％添加剂组成，所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属氯化物中的一种或多种。该水解制氢铝合金采用机械合金化的方式制备而成。根据不同的需要，可以通过改变添加剂成分和含量以及机械合金化工艺参数获得产氢性能不同的水解制氢铝合金。上述两项专利现已授权给南阳市青动能源科技有限公司，允许其在运营期间使用，且授权使用期限为4年。
南阳水氢发动机的优点及应用前景
答南阳水氢发动机是一种以水为燃料、通过电解水分解产生氢气并加入到内燃机中燃烧的新型发动机。经过实验验证，该发动机相比传统燃油发动机具有以下优点：
首先，南阳水氢发动机环保节能。从氢气产生、存储、运输及使用等方面，相比传统燃油发动机更加环保。其次，水的成本较低，因此使用水氢发动机可以实现能源节约和成本降低。再者，水氢发动机燃烧的排放物只有水蒸气和少量氧气，不存在二氧化碳等有害气体，对空气质量的影响小。最后，水氢发动机的维护成本相比传统燃油发动机更低，并且经过多次升级改进，目前已经能够满足现代汽车的使用需求。
南阳水氢发动机的应用前景广阔。随着国内外能源问题越来越突出，环保理念逐渐深入人心，基于水的新能源也逐步得到开发和利用，南阳水氢发动机便迎来了前所未有的机会。该发动机已经在民用汽车、公交车、摩托车、船舶等多个领域成功应用，并且取得了明显的优势。示范项目的良好表现增强了南阳水氢发动机未来市场的可行性和发展潜力。
总之，南阳水氢发动机具有诸多优势，发展前景十分广阔。虽然目前该技术还存在一定的改进空间和成本问题，但是相信随着科技的不断发展和应用场景的扩大，南阳水氢发动机定将更好地服务于人们生产和生活的各个领域。
明白水氢发动机!空气发电机问世，庞青年“汽车加水就能跑”或许真的能实现的一些要点，希望可以给你的生活带来些许便利，如果想要了解其他内容，欢迎点击若米知识的其他栏目。
