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为什么说水氢发动机违背了热力学第一定律?

来源:网络整理 点击数:137 更新时间:2019-09-11 16:45:02

  自从热力学第一定律在19世纪中叶建立以来,人类就已经认识到,任何违背能量守恒定律的机器都是不可能运转的,否则就能制造出永动机。最近,闹得沸沸扬扬的水氢发动机就是一个例子。

  据称,水氢发动机可以用一种特殊的催化剂让水分解成氢气和氧气,然后,氢气被送入氢燃料电池中,为氢燃料车产生动力。这种车加水就能行驶,氢气的制造成本近乎没有。

  乍一看,似乎这样没有什么问题,水分解成氢气和氧气,并且氢气可以作为动力来源。那么,为什么说这种发动机会违背能量守恒定律呢?

  这里的问题就出现由水制造氢气上。在正常情况下,水分子中的化学键非常稳定。只有当温度升高到超过2000度时,水分子的化学键才会发生断裂,从而形成氢气和氧气。另外,在通电的情况下,水很容易分解成氢气和氧气。也就是说,水的分解需要消耗大量的能量。

  催化剂的作用是加速水的分解反应,它只能增加反应速率,使反应更快趋于平衡,但并不能改变水的分解需要消耗大量能量的事实。即便消耗大量的能量来制造出氢气之后,氢气作为燃料来驱动车辆前进,这又会损失掉不少的能量,因为化学能转变为机械能存在效率问题。

  因此,水氢燃料车的能量输入其实是大于能量输出,这显然是违背了能量守恒定律,这样的汽车不可能制造出来,否则它就成了某种意义上的永动机。

  氢燃料车确有其事,但氢气的制造需要一定的成本,不可能几乎零成本。如果要让真正的氢燃料汽车得到大规模应用,需要大幅降低氢气的制造成本,这是目前很多科学家的研究目标。