关于一位化学系学生的一些言论让我很困惑

简单来说，这位新能源材料与器件专业的大二学生，认为把水作为能源驱动汽车是可行的，当然和你想的不一样。他的思路是利用太阳能在目前还未知的催化剂帮助下，以极高效率催化水自行分解为氢气和氧气，然后氢气燃烧供能。
我想了解的是这样真的可行吗?如果未来太阳能利用率真的可以做到能把收集装置配置在汽车上而且收集到的太阳能足够完成上述过程，那为什么不直接将太阳能直接利用到供能环节。
将太阳能用于分解水是可以减少损耗还是增加损耗。
望予以解惑

想法应该是可行的，只不过他前面也说了未知催化剂的作用下

威风的奥特曼。 发表于 2022-5-3 16:29
想法应该是可行的，只不过他前面也说了未知催化剂的作用下

如果可以用太阳能做为能量源使水分解为氢气在燃烧，那为什么不直接用太阳能发电或者其他转化，分解水未免也太繁琐了

威风的奥特曼。 发表于 2022-5-3 16:29
想法应该是可行的，只不过他前面也说了未知催化剂的作用下

我和他争论的点在于未来太阳能利用率达标的条件下，是用太阳能分解水获得氢气做为燃料还是直接利用太阳能

常威_ZLtF6 发表于 2022-5-3 17:46
我和他争论的点在于未来太阳能利用率达标的条件下，是用太阳能分解水获得氢气做为燃料还是直接利用太阳能

太阳能发电以后如何储存也是一大难题，他的观点在于将氢气气瓶或液态氢作为储存太阳能的方式。
一辆小汽车能够吸收太阳能的面积大约6平方米，每天吸收太阳能的时间按10小时计算，即使吸收的太阳能能够百分百转化为氢的化学能，那每天能够吸收多少太阳能呢，能够供一辆小汽车行驶多远呢？如果一个时间点吸收的太阳能可以驱动一辆车行驶还有富余，则富余的能量需要储存；如果一个时间点吸收的太阳能无法驱动一辆车行驶，则需要提前储能；对于储能来说，电解水是一个绝对绿色环保的方式，但未知催化剂就难说了~~~如果我是这个大学生，还要想出将产生的氧气也同时收集起来，电解产生的氢和氧再发生反应提供能量，达到能量利用最大化~~~

理论可行，关键是怎么实现！

理论上是可能并且可行的，但弊端也会不少甚至难以解决。

但太阳能在地球上的平均辐射能量是固定并且太阳能系数不是很高，每平方米也就是大约1.4千瓦/米²，其中大部分是较长波长的热辐射，可见光及紫外辐射大约占30%多，其中可通过光电效应能转化成电能的光辐射大约只有100瓦/米²，而一辆小型实用的汽车（载人载物并且有一定的速度和续航通力）的功率大约是50 千瓦，那么支持汽车运行的光能转化面积大约需要500米²，即使把能量转化再通过充电方式储存起来，也得需要至少100米²的充电板面积，想让这种汽车（确切地讲已经是电车）上路行驶，公路宽度需要至少在目前的宽度基础上增加2 至3 倍（车载太阳能板约4 米宽，长度近30 米），临时的停车场面积会非常大，车辆行驶时车距也会变大，道路利用率下降。另外 这种车的其他问题是行驶时稳定性、太阳能板损坏后的可修复性、天气对行驶的影响作用。
其实与其这样，倒不如在天气较热的区域利用太阳热能搞简易的蒸汽驱动的汽车，晴天行驶的效率会比光电转换的电气效率要高。
太阳能的光伏转换方式利用，是采用固定式收集加高效存储，然后逆变成可利用的交流电是最经济的方式，而转换成什么氢能基本是扯淡，现行的绝大多数作功机械，用电能驱动比用化学能驱动要方便得多，因为利用现有的电能作功机械可以省去制氢-压缩-储氢-再转化的步骤。

altpage 发表于 2022-5-3 20:19
太阳能发电以后如何储存也是一大难题，他的观点在于将氢气气瓶或液态氢作为储存太阳能的方式。
一辆小汽 ...

压缩氢和储存氢，对于小型汽车而言，难度不亚于化工厂的高压操作车间。大学生考虑问题，缺乏对实际情况和可行性的方向上的思维，创新不是胡想，是需要科学理念的。

qugd 发表于 2022-5-4 09:57
压缩氢和储存氢，对于小型汽车而言，难度不亚于化工厂的高压操作车间。大学生考虑问题，缺乏对实际情况和 ...

天马行空的想象，有朝一日也可能实现，

qugd 发表于 2022-05-04 09:51


理论上是可能并且可行的，但弊端也会不少甚至难以解决。<br /><br />但太阳能在地球上的平均辐射能量是固定并且太阳能系数不是很高，每平方米也就是大约1.4千瓦/米²，其中大部分是较长波长的热辐射，可见光及紫外辐射大约占30%多，其中可通过光电效应能转化成电能的光辐射大约只有100瓦/米²，而一辆小型实用的汽车（载人载物并且有一定的速度和续航通力）的功率大约是50 千瓦，那么支持汽车运行的光能转化面积大约需要500米²，即使把能量转化再通过充电方式储存起来，也得需要至少100米²的充电板面积，想让这种汽车（确切地讲已经是电车）上路行驶，公路宽度需要至少在目前的宽度基础上增加2 至3 倍（车载太阳能板约4 米宽，长度近30 米），临时的停车场面积会非常大，车辆行驶时车距也会变大，道路利用率下降。另外 这种车的其他问题是行驶时稳定性、太阳能板损坏后的可修复性、天气对行驶的影响作用。<br />其实与其这样，倒不如在天气较热的区域利用太阳热能搞简易的蒸汽驱动的汽车，晴天行驶的效率会比光电转换的电气效率要高。<br />太阳能的光伏转换方式利用，是采用固定式收集加高效存储，然后逆变成可利用的交流电是最经济的方式，而转换成什么氢能基本是扯淡，现行的绝大多数作功机械，用电能驱动比用化学能驱动要方便得多，因为利用现有的电能作功机械可以省去制氢-压缩-储氢-再转化的步骤。<br />

这才是有理有据！

一顿有理有据的分析后发现，光电转换不如烧水划算，就像之前一个项目一样，一顿分析后发现，光电转换不如利用错峰抽水蓄能划算。
另：回答一下楼主的疑问：太阳能的光电转换不是看效率，是为了将不稳定、不易储存的太阳能转化为稳定、易存储、易运输的其他能源。

altpage 发表于 2022-5-4 10:54
天马行空的想象，有朝一日也可能实现，

这学生不是想象，而是按书本上的知识——照本宣科，直接点说，毫无新意！
利用催化剂通过太阳能制氢，这思路，至少存在100年了，一直毫无太大进展的根本原因，就是催化剂。
水分解需要能量，太阳能也是能量，可射入地表的太阳光线太弱了，利用催化剂把光子能量聚集来推动水分解，理论可以实施，但效率太低太低，不满足实际需要。
百年来研制各种半导体材料作为催化剂，现在常见的TI2O就是现阶段稍微强一点点的效果，但是离现实使用差的还很远很远。
未来也许会实现吧，也许，谁知道呢。

我有个想法：楼主所说的大二学生，其实就是楼主自己！套路，套路啊！

蛊虫 发表于 2022-5-6 11:05
一顿有理有据的分析后发现，光电转换不如烧水划算，就像之前一个项目一样，一顿分析后发现，光电转换不如利 ...

1.你的名字，让我突然想看盗墓小说了。头像和我一样是猫呢，哈哈哈
2.楼主是想讨论的是太阳能转换成氢能的未来可能性，或者说是一种太阳能利用的方向。
3.如果高效催化剂真的研制出来了，那真的会比光电效率高且稳定。问题是，这太难太难太难了。
4.研发转化到现实使用，距离也太久太久了。真的研制出来，就不用存储，随分解随使用。
5.光电，现在是住建部强制要求的，咱没办法不执行啊。很多时候，政策和效益不成正比，很多时候是反比，比如VOC。

简之_myP89 发表于 2022-5-6 11:39
1.你的名字，让我突然想看盗墓小说了。头像和我一样是猫呢，哈哈哈
2.楼主是想讨论的是太阳能转换成氢能 ...

将水变成氢气和氧气，是个大家都希望的过程，从热力学来看，无论是熵变、热力动力学还是啥，理论上都很难算过去。

我觉得大家有点过分悲观了。首先这只是一个思路，我们只需要验证思路是否可行，未必需要达到市场化的标准。众所周知，在平滑路面行驶的车辆仅需要克服空气阻力和地面摩擦力即可保持运动状态，完全可以暂时不考虑车辆启动阶段，那么仅需要少量能源即可。