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


能量守恆定律是物理學裡的一箇中心定律,它描述的是:在一個孤立系統裡總能量會保存不變,不會無緣無故的消失,也不會無緣無故的產生。它只能從一種形式轉換成另一種形式。所以,能量只能轉化不能產生。

在化學反應裡同樣遵守能量守恆定律,氫和氧燃燒產生水釋放出來的能量,和將水分離成氫氣和氧氣所消耗的能量在理論上是相當的。但實際操作中會損失大量的能量。催化劑的作用只能是讓反應更容易發生,而不能憑空產生能量。

由於能量守恆定律看似簡單,由於能量轉換的形式是多種多樣的,所以很具欺騙性。很多騙局就是利用了這點來迷惑大眾的。王洪成的“水變油”騙局就是這樣。

圖:王洪成(左1)



在上世紀80年代,一個叫王洪成的司機聲稱發明了一種添加劑,可以使水變成油。實際上,他只是採用了魔術、加入乙炔等手法來欺騙驗證者。1993年《經濟日報》發表《水真能變成油嗎?》的文章,宣稱這是繼四大發明以後的第五大發明。這個騙局從80年代一直持續到90年代,造成了大量的損失,投資者血本無歸。最後這傢伙被判刑10年。最近這種騙局還在印度流行。

雖然水變油是不可能的(無端產生能量),但用水作為燃料還是可行的,燃料電池就是一種。


圖:燃料電池

燃料電池在陽極上,利用催化劑將氫氣(燃料)氧化,使其變成一個正電荷離子和一個帶負電荷的電子。特殊的電解液可使得帶正電荷的離子通過,帶負電荷的電子無法通過。電子被釋放在導線中流動,從而產生電流。離子通過電解液後到達陰極與電子團聚,並與氧氣反應,生產水。

燃料電池技術已經在航天器上大量採用,它不光能夠提供能源,還能為航天員提供必須的水。這一技術目前正在走向民用。例如燃料電池汽車,日本在這一領域較為領先。

圖:中國的核聚變反應實驗裝置


水變燃料的另一種方式就是:從水裡分離出氫的同位素“氘”,氘和氚的核聚變反應可滿足人類未來上百億年的能源。氘氚核聚變反應過程中會損失質量,質量會轉換成能量,並滿足質能方程:E=mc²

氚在自然界中很少,且不穩定,可用中子轟擊氘來獲得。這一技術應該在10年內得以實現。這也是人類的終極能源獲得方式之一。

當然,水變燃料還有其他的方式,例如用水來培養藻類,利用藻類來提煉油。但無論哪一種方式都不能違背能量守恆定律。


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