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


這個項目絕對不會存在萬一成功了的事!請你也別在那裡如果了。

使勁吹吧,我敢說,把國家和人民的50億元錢用完了也造不出一輛這樣的汽車!就龐青年這水平,差的遠呢!我也有項目,就是沒有錢,只要國家給錢,我死前要是造不出來,我死後我的團隊繼續造,反正有國家的錢支持呢。我想造一個超光速噴射飛機,釋放高能高速核裂變粒子作為推進劑,載人可以達到宇宙間任何想到的地方。吹牛誰不會?中不中啊?龐青年和南陽市領導們啊,別再扯蛋騙人騙錢了,給人制造笑料!


滴滴愛曲


很多人鼓吹研究一種催化劑,在常溫條件下分解水,產生氧氣和氫氣,就解決能源問題了。

對此,我只想說,說出這種話的人,多半是初中就沒畢業的文盲,或者是沒怎麼讀過書的,還是個科學盲,一點物理化學知識都不懂。另外鼓吹未來有了核能,可控核聚變,或者微小核聚變反應,就能大大解決能源問題,這種人你也可以劃到這一類人。

首先說催化劑的定義,是改變化學反應的路徑,使得難以發生的化學反應,能夠容易的發生,前提條件是,這個反應本身傾向於容易發生。舉個栗子,你想從一座小山上,把一塊大石頭推到山腳下,而這塊大石頭前面有一顆樹擋著。這種情況,我們知道石頭從山上推下來,只要沒什麼擋著,是很容易發生的,偏偏有一棵樹擋著,你要越過去很難,這時候,如果你設計一條路讓石頭從側面走,成功的把大石頭推下山,這就是催化劑的作用。

再來說說,水分解產生氧氣和氫氣。我們知道氫氣很容易燃燒,並且容易爆炸,放出大量的熱,這就相當於把石頭從山上推到山腳下,非常容易,一點火就能發生了。而水分解產生氧氣氫氣,是一個逆向的反應,就相當於把一塊大石頭從山腳下推到山頂上,這容易嗎?這個反應可以發生,但是前提是你要提供大量的能量,無論你使用什麼催化劑,提供什麼路徑,要想這個反應發生很難很難,電解水需要提供大量的電能。我們來說說,用催化劑,使水在太陽光下電解,產生氫氣,這個過程理論上可以做到,但是太陽光的能量太弱了,即使能發生,水分解的速度也非常非常慢,能量不夠。

這就來說說氫能源汽車,你花費大量的電能來產生氫氣,又讓氫氣在燃料電池中反應產生電供給汽車,這兩個過程都有大量能量損失,成本消耗很高。另外,氫氣產生了,非常輕,容易洩露,很不安全,運輸儲存這都是很大的成本。燃料電池要用到催化劑鉑,鉑很貴,而且氣體不純鉑很容易中毒,這就要求氫氣純度很高,所以成本也會很高,因為純度不夠的氫氣或許可以拿來燃燒,但是沒法用在電池上。

最後說說核聚變,理論上核聚變在未來或許可以實現,當然這是在理論上。以目前最新的研究水平,沒有一個人能保證未來50年一定能實現可控制的核聚變,目前的科技水平還沒摸到邊。所以提出這種說法的,多半是不瞭解科技發展的,一個蘋果不可能一口吃下,也許可控核聚變未來500年才會實現呢,那時候你都成灰了,現在也就是瞎想而已,毫無根據的瞎想。


懵逼的攻城獅


答:理論上這樣的催化劑是不存在的,除非加入的不是催化劑,而是和水發生化學反應的物質,比如鈉和水反應可以生成氫氣,鋁和水在加熱的條件下也可以產生氫氣,這時候將消耗的是加入的反應物,其成本並不比燒汽油低。


在化學反應當中,催化劑是指能改變化學反應速度,但是在反應前後量不發生變化,也不改變化學平衡的物質。

我們知道,水通電可以分解為氫氣和氧氣:

2H2O——(通電)2H2↑+O2↑

說明該反應當中,生成物儲存的化學能是高於反應物的,根據能量守恆原理,不可能存在一種催化劑,能直接把水分解為氫氣和氧氣,而且催化劑本身的量還不改變,所以什麼“不加油、不充電、只加水,輕鬆續航1000公里”的話,完全是謠言。

也有一些物質,能與水反應後生成氫氣,比如鈉(Na)、鋁(Al)、鐵(Fe)等等:

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑

2Al + 6H2O =加熱=2Al(OH)3 + 3H2↑

3Fe+4H2O(g)=高溫=Fe3O4+4H2↑

這三種物質當中,除了鈉之外,鋁和水、鐵和水的反應都需要輸入能量才行,由於能量轉化存在損耗,所以這種方法制造氫氣肯定是不經濟的。對於金屬鈉,其價格偏高,而且鈉的性質非常活潑,用鈉和水來製造氫氣的方法,也是非常不經濟,也不安全的。

氫氣作為清潔能源,是非常理想的化學燃料,目前我們有很多方法來生產氫氣,比如利用太陽能,潮汐能、生物能等等。

但是現階段限制氫能發展的瓶頸,是沒有合適儲氫材料,比如氫氣在液態下體積會縮小很多,但是需要零下250多度的超低溫。


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艾伯史密斯


只有三類人會擁護,第一是無知的人,第二是別有用心的人,第三是既無知又別有用心的人。科研經費就這樣被揮霍,真是讓人氣笑了。

未來新能源汽車,主流依然是純電動,不論商用或是乘用,氫能根本就是不入流的選擇,非常雞肋。難以推廣開的最大阻力就是制氫環節,從石油或天然氣提煉,面臨如何回收二氧化碳之類的溫室氣體,電解催化又要耗去電能。加之氫燃料電池造價不菲。所以評價就兩字"雞肋"。將來隨著電池技術不斷推進(能量密度提升),氫能源車會逐步被遺忘。

就這種即將被淘汰的技術,也能被別有用心的人利用以騙補,真是服了。


sunjun1986


看了關於這個問題的幾百個答案,都認為違背最基本的能量守恆定律,因此絕對沒有可能性。但是我覺得大家可能忽略了一個重要的問題,把水分解為氫氣和氧氣確實需要很高的能量,幾乎沒有一個光子所蘊含的能量可以直接打斷氫氧鍵,因此無法通過簡單的曬太陽分解水。

但是,我們可以從另一個角度考慮這個問題。一百米的高樓任何人都不可能一躍而上,但是,如果走樓梯,一階一階的爬上去不就可以了嗎?

我們完全可以通過幾個,甚至幾十個反應,每一個反應積累一點能量,最終分解水。要不然,植物如何利用陽光進行光合作用製造有機物呢?

舉個例子,一個光子無法打碎水分子,使其變成氫氣和氧氣,但是,打斷一個氫鍵,釋放一個氫原子還是可以的。如果水中有二磷酸腺苷,那麼這個氫原子就可以與之結合,行成三磷酸腺苷,就是我們熟悉的ATP,有了ATP,植物可以生產有機物,我們可以生產氫氣。

或者更簡單一點,我們可以在純淨的硅晶體裡面加入一點磷元素,磷和硅可以形成共價鍵,但是會多出一個自由電子。我們稱為N型硅。然後在另一塊純淨的硅裡面加入少量的硼元素,硼元素也可以和硅元素組成共價鍵,但是缺少一個電子,形成一個電子空穴。我們稱為P型硅。把這兩種硅通過導線相連丟到水裡。陽光的照射會使得N型硅裡面的自由電子實現躍遷,由於電子空穴的存在,躍遷的電子只能單向的從N型硅流向P型硅。在N型硅表面的氫離子可以得到電子,變成氫氣。在P型硅表面的氫氧根離子會失去電子,形成氧氣和水。於是,你就可以在N型硅表面看到氫氣冒出,在P型硅表面看到氧氣冒出。

看似遙不可及的化學反應,如果分解成若干步驟,就變得觸手可及了。

當然,能夠實現和能夠運用完全是兩碼事。這樣做的能量轉化效率遠不及直接利用太陽能發電,所以暫時還沒有商業價值。


旅行到宇宙邊緣abc


有那把水轉氫的能量,氫再轉化為動力過程再有損耗,打個比方:10的能量轉化為氫消耗了4還剩6能量的氫,6能量的氫轉化為動力還剩3動力,基本沒可能,因為現在沒有什麼燃料發動機效率能達到50%,從10的能量轉化來轉化去估計能剩下2的能量就不錯了。這麼算來效率低,能耗大。還不如直接就拿那初始10能量做動力效率做到25%以上都比這玩意強。目前我不相信科技能夠做到輕易分解水了。明眼人一看就知道這玩意不靠譜,如果真的有這麼厲害,那得修改物理課本上的能量和熱量定律了。有點物理知識的都知道這玩意看起來就是騙人的玩意。

本來都懶得回應的,但凡有點物理常識的都能分辨真假,我所說的物理常識指的是學過初中或者高中的物理。

能量定律,質量定律,熱效率之類的常識。這玩意看起來就是騙人的東西,現在的人不好騙了,有網絡又有一堆有學識的網友在,還敢搞這種明目張膽的低級騙術,找死都沒地方給你埋哦。

搞事的人自求多福。


好山好水好寂寞630


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。


講科學堂


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!


星辰大海路上的種花家


這是一個假命題。

這種觀念來自於對催化劑的不瞭解,或者說是誤解。

什麼是催化劑?它能做什麼?

催化劑是一種物質,能夠加速化學反應,讓正常條件下不會發生的事情得以發生。

重要的問題來了。催化劑不能做什麼?

催化劑不能改變能量守恆定律。

這是什麼意思?

用最淺顯易懂的方式表達,就是催化劑不能改變能量投入產出的規律。

怎麼講?

能量守恆定律的最淺顯的解釋,就是你投入多少能量,到最後也會得到多少能量。投入產出必須平衡。所以叫做能量守恆。拿錢解釋可能更容易理解。你這個月開工資的時候拿到多少錢,你這個月就能買多少東西。買的東西不能多於你的工資。這就叫收支平衡。

現在看看汽車。我們都知道,汽車為什麼能開動?因為我們加了汽油。那麼能量守恆在這裡是怎麼用的呢?汽油含有能量。叫做化學能。我們投入的是什麼?投入了化學能。產出了什麼?產生了功。功也是一種能量。對汽車做功,推動了汽車前進。汽油作為原料與其最終產物二氧化碳之間的能量差,不但要推動汽車拉著貨物、司機和乘客,以一定速度前進,還要達到一定里程,還要克服汽車的機械摩擦力,運動阻力、浪費的熱量,等等等等。投入的能量,如果大於後面說的所有這些,抵消汽車運營費、保養費等等還有剩餘,得到商業盈利。

那麼用水制氫呢?

從原料水,製造出氫氣,然後再燃燒變成最終產物水。這是一個原料與產物零能量差的循環。在這個循環裡,原料的化學能減去廢料的化學能等於零。那麼汽車消耗的能量從哪裡來?不是從水裡來。需要額外投入人力、電去產生氫氣(能量),做功,損耗。簡言之,只有消耗,沒有收益。是一個不可能有淨收穫的純投入的過程。

如果用錢來打比方。就是一個人,這個月沒有開工資,零收入。這就是從水開始的狀態。然後借錢,借貸,弄到一些錢。這相當於耗電後電解出的氫氣的結果。但是無論你怎麼折騰,零收入還是零收入。借來的錢是要還的。到最後,氫氣燃燒產生能量,推動汽車前進,氫氣本身重新化為了水。由於氫氣是耗電產生出來的,這個過程不可能是百分百的轉換效率,得到的能量不會完全抵消耗電需要的能量。相當於資不抵債,一定要虧本的。

簡單的說,在能量消耗的過程中,如果起點與終點如果是一樣的。什麼催化劑也救不了你。

這就是為什麼正確的方向是尋找能源。沒有合適的能源,還要用電去產生氫氣,那麼什麼催化劑也沒有用。更不應該去尋找花裡胡哨的包裝手段。

因為那完全沒有希望。

這也就是永動機不可能存在的基本原理。所以不可能實現。

希望對你有幫助。


goody1


能量是守恆的,氫氣和氧氣燃燒釋放能量後變成了水,如果水想再次變成氫氣,那麼就需要投入和之前一樣大的能量才行。採用催化劑,只是加速或者降低反應的活化能,但最終並不會降低水分解為氫氣和氧氣所需要的能量。

所以,所謂的低成本催化水分解為氫氣和氧氣,僅僅是相對於其它水分解法而言,成本低一點。但是仍舊需要最為基本的水分解能量輸入。這幾天比較火的南陽水氫發動機,就是違背了科學常識。只加水就可以跑,天下哪有這樣的道理。所以此事件一出,只要稍微學過點化學和物理的人,都知道這就是一個徹頭徹尾的騙局。

如果人類真的想利用氫能,那麼可行的方法就是核反應。比如我們可以通過某種途徑把水分解為氫氣,然後再讓氫氣發生核反應。這樣,氫氣發生核反應產生的能量就會遠遠大於使水分解為氫氣的能量,結果就是我們會得到足夠的核反應能。如果僅僅是再把氫氣燃燒獲得能量,那麼純屬是脫褲子放屁,多了一道。還不如把產生氫氣所需的能量直接供給出來,這樣少一道工序,能量利用率也會高很多。

所以說,單純的靠著分解水製備氫氣,然後再利用氫氣燃燒獲得能量,完全是不靠譜不科學的做法。除非是利用的太陽能分解氫氣,這才靠譜一點。


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