如果找到一種催化劑,以很低的成本把水分解成氧氣和氫氣,人類是不是就擺脫了能源問題?

苦旅之途


如果找到一種催化劑,以很低的成本把水分解成氧氣和氫氣,人類是不是就擺脫了能源問題?

這是不是永動機的另一個版本?只是換了一個包裝,從孤立的機械系統切換到了容易迷惑人的能源生產領域,但這個本質是不會變的!因為萬變不離其宗,在沒有額外能量加入到這個生產環節時,內部的能量並不會增加,反而會因為各種損失而消耗本身的能源!但也許有幾個方式來變通下,將難以收集的能源轉換成我們可以利用的能源

一、傳說中的催化劑直接將水分解成氫氧嗎?

如果沒有外界輸入能源的話,似乎不存在這種催化劑,即使有,那麼生產這種催化劑必定會耗去大量的能源,而且100%會高於催化取得的氫氧是放的能量總量!因為生產過程中還有大量的機械化學等各種能量損耗。

當然上圖是一個絕佳的反面例子,只是沒有將水變成氫氧,而是“水變油”的一個著名騙局,為什麼會被騙?也許侷限於時代和科學素養,未來不可能再出現這樣低級的騙局,但他們會改頭換面或者小範圍在農村行騙!

這就是所謂的“空氣灶”騙局,將丁烷氣體的更換口封閉,貼上“新一代空氣灶”的字樣,在農村及偏遠山區欺騙老年人,當丁烷氣體用完,自然不可能再點火燃燒!

二、將水分解成氫氧的方法

無中生有是不可能的,但卻用其他能源將水轉換成氫氧方式,一般不外乎如下幾種

1.電解

2.光解

3.高溫熱解

4.化學反應

5.光觸媒

6.藻類生物制氫

在這幾種方式中,電解的耗能是比較高的,除非是大量的棄用電,否則經濟效益不太好,特別是將電解氫作為能源來使用,還不如直接用電!

光解這個效率極低,當然這個在系外行星搜索時通過光譜觀測確定有沒有水是個好方法!

化學反應比如將水蒸氣通過熾熱的碳層,取得水煤氣即一氧化碳和氫

藻類生物和光觸媒是未來的一個發展方向,當然這是高效利用太陽能的一種方式!想必各位都比較瞭解一個事實,太陽能非常豐富,只要出太陽就能利用,但問題是太陽能非常分散,收集用的太陽能電池或者聚焦加熱水發電面積很大,環境成本很高,而投資成本則更高,如果可以大面積使用生物制氫或者光觸媒(TiO2,ZnO)制氫的話,也能將能源取得的成本降到非常低的程度,使得未來的氫能源汽車的加氫成本降到一個新低!這無疑是非常具有吸引力的!

但有一點要搞清楚的是這並不是永動機的版本,而是將浪費的太陽能(1.4KW/平方米)的能源利用起來,或者將其他方式的能源轉換成我們可以使用的綠色能源!從根本上看,如果這種成本達到足夠低的話,在未來確實可以替代石油天然氣等,但有一個問題,它並非創造能源,只是轉換而已,那麼問題來了,如果我們科技發展到了星際航行,而在漫長的旅途中並不能保證陽光的充足照射,比如在土星軌道外即難以獲得足夠的光照,因此這看起來在地球上並不會發生的問題,成為了制約人類技術提升的天花板!

因此我們必須要找到一個不依靠外界能源轉換的獨立能源體系,當然所用的原料我們還是需要通過收集取得,比如氫元素的各種同位素等,而這種方法所釋放的能源將是以前任何一種能源所無法媲美的,這就是人類努力的終極方向-可控核聚變!

託卡馬克熱核聚變裝置工作示意圖!對於人類來說,這是近乎於無限的能源!不過各位可能有問題了,製造氫元素的能源是從哪裡來的?宇宙大爆炸時就給我們製造好了,宇宙的最初三分鐘決定了整個宇宙的一切!

宇宙給予了我們那種“無限”能源,但卻必須在人類打怪升級到一定層次之後才能解鎖,當然人類正在朝這個方向努力,可能這只是地球文明進入現代宇宙發展的第一關!未來什麼時候能實現?50年,100年我們都可以等,但希望不要是遙遙無期!


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