Γιατί δεν μπορούμε να έχουμε πραγματικά αυτοκίνητα με νερό;
Το νερό δεν μπορεί να καεί, επομένως ο μόνος τρόπος για να πάρετε ενέργεια από το νερό είναι να χωρίσετε το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το πρόβλημα με αυτό είναι ότι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τον διαχωρισμό του νερού σε συστατικά στοιχεία είναι μεγαλύτερη από αυτή που λαμβάνετε όταν ανασυνδυάζονται μέσα στην κυψέλη καυσίμου.
Τα αυτοκίνητα που τρέχουν στο νερό είναι ένα πολυαγαπημένο όνειρο κάθε καταναλωτή και περιβαλλοντικού πολεμιστή. Κάθε φορά που οι τιμές του πετρελαίου αυξάνονται, οι εφημερίδες, τα περιοδικά και άλλα έντυπα μέσα ενημέρωσης αρχίζουν να δημοσιεύουν ιστορίες για το πώς ένα XYZ εταιρεία ή ABC ο εφευρέτης κατασκευάζει το αυτοκίνητο του μέλλοντος που κινείται με νερό. Αυτοί οι ισχυρισμοί είναι γενικά παραπλανητικοί και συχνά απατεώνες προκειμένου να συγκεντρωθούν μεγάλες επενδύσεις από ανυποψίαστους επενδυτές πουλώντας τους το όνειρο —το νερό ως καύσιμο για να φέρει επανάσταση στην αυτοκινητοβιομηχανία!
Το ερώτημα είναι… έχουμε πραγματικά μια απτή τεχνολογία σε ισχύ που καθιστά δυνατή τη χρήση του νερού ως καυσίμου για την τροφοδοσία των αυτοκινήτων και άλλων αυτοκινήτων μας; Παρά τους ισχυρισμούς για δεκαετίες για τα λεγόμενα αυτοκίνητα με νερό , γιατί κανένα από αυτά δεν έχει βγει στην καταναλωτική αγορά; Ας μάθουμε.
Η χημεία του νερού παίζει το σπόιλσπορ
Ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο με έναν ομοιοπολικό δεσμό (κοινή χρήση ενός ηλεκτρονίου), ο οποίος είναι αρκετά ισχυρός. Η ενέργεια στο νερό είναι χημικά κλειδωμένη σε αυτούς τους ισχυρούς ατομικούς δεσμούς.
Ομοιοπολικός δεσμός νερού που σχηματίζεται με κοινή χρήση ηλεκτρονίων (Φωτογραφία :Benjah-bmm27/Wikimedia Commons)
Τώρα, το νερό από μόνο του δεν είναι εύφλεκτο. Ο μόνος τρόπος για την εξαγωγή ενέργειας από το νερό και τη χρήση της ως καύσιμο είναι να διαχωριστούν τα μόρια του νερού σε συστατικά στοιχεία. Με τη διάσπαση του νερού, το υδρογόνο και το οξυγόνο θα διαχωριστούν. Το αέριο υδρογόνο είναι πηγή ενέργειας και είναι εύφλεκτο.
Επομένως, αυτό το αέριο υδρογόνο θα μπορούσε στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο—αλλά όχι απευθείας το νερό.
Θεωρητικά, υπάρχει μια μέθοδος για να χωρίσετε το νερό σε συστατικά στοιχεία, με τη βοήθεια μιας χημικής διαδικασίας που ονομάζεται ηλεκτρόλυση, κάτι που πιθανότατα μελετήσατε κατά τη διάρκεια των μαθημάτων της χημείας σας. Στο πιο βασικό επίπεδο, η ηλεκτρόλυση είναι μια μέθοδος με την οποία το νερό μπορεί να χωριστεί σε υδρογόνο και οξυγόνο περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του διαλύματος.
Επίδειξη ηλεκτρόλυσης νερού (Φωτογραφία :haryigit/Shutterstock)
Πρόβλημα με την ηλεκτρόλυση
Ωστόσο, υπάρχει ένα μικρό πρόβλημα - το νερό από μόνο του είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού. Επομένως, χρειάζεται να προσθέσετε ηλεκτρολύτες όπως λίθιο ή νάτριο στο νερό για να λειτουργήσει η ηλεκτρόλυση. Οι ηλεκτρολύτες, λόγω της ιοντικής τους δομής, διευκολύνουν τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του νερού.
Τώρα, ακόμα κι αν προσθέσετε έναν ηλεκτρολύτη, υπάρχει ένα άλλο πρόβλημα που σχετίζεται με τη διάσπαση του νερού και αυτό το πρόβλημα είναι μεγάλο. Καθώς το νερό είναι ένα αρκετά σταθερό μόριο, η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση του μορίου είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που θα προερχόταν από την καύση του υδρογόνου. Επίσης, να θυμάστε ότι κατά τη μετατροπή του νερού σε συστατικά στοιχεία, κάποια ενέργεια διαχέεται με τη μορφή θερμότητας.
Έτσι, η εξαγωγή περισσότερης χημικής ενέργειας από το νερό από την ενέργεια που δαπανάται στη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης είναι αδύνατη. Οι βασικοί κανόνες της θερμοδυναμικής μας περιορίζουν από τη δημιουργία οποιασδήποτε νέας ενέργειας από το νερό χωρίς να ξοδεύετε περισσότερη ενέργεια σε κάποια άλλη μορφή.
Αλλά έχω ακούσει για αυτοκίνητα που κινούνται με νερό!
Λοιπόν, επιστημονικά, δεν είναι δυνατό να φτιάξεις ένα αυτοκίνητο πλήρως με νερό χωρίς να παραβιάσεις τους καθιερωμένους νόμους της θερμοδυναμικής, εκτός αν κάποιος θέλει να ξοδέψει περισσότερη ενέργεια για να αντλήσει λιγότερη ενέργεια.
Οι Τσαρλατάνοι έχουν κάνει ισχυρούς ισχυρισμούς σχετικά με την ανάπτυξη αυτοκινήτων με νερό, αλλά οι ισχυρισμοί τους ποτέ δεν επαληθεύτηκαν/εγκρίθηκαν από τις αρχές και τους ειδικούς.
υδάτινο αυτοκίνητο Charles Garett
Πιθανώς ο πρώτος που έκανε αυτόν τον ισχυρισμό ήταν ένας εφευρέτης που ονομαζόταν Charles Garett. Σύμφωνα με την αναφορά του Dallas Morning News, ο Garett φέρεται να έδειξε ένα αυτοκίνητο που κινείται με νερό στις 8 Σεπτεμβρίου 1935. Ωστόσο, εξετάζοντας το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που κατέθεσε ο Charles για αυτό το σχέδιο, είναι πολύ πιθανό ότι χρησιμοποίησε ηλεκτρόλυση για να τροφοδοτήσει το αυτοκίνητο από μόρια υδρογόνου που παράγονται έξω από την αντίδραση. Η πατέντα του απέτυχε να αναδείξει κανένα νέο πηγή ενέργειας.
Υδροχόο Stan Meyer
Στα τέλη της δεκαετίας του '70, ένας από τους πιο διάσημους ισχυρισμούς για το αυτοκίνητο που κινείται με νερό έγινε από τον Stanley Meyer κατά τη διάρκεια της κορύφωσης της πετρελαϊκής κρίσης. Ισχυρίστηκε ότι έπρεπε να κατασκευάσει ένα αμαξάκι που χρησιμοποιούσε νερό ως καύσιμο. Ωστόσο, όταν ρωτήθηκε για το πώς το πήγε, οι απαντήσεις του ήταν ασυνεπείς. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ισχυρίστηκε ότι άλλαξε τα μπουζί με ένα διαχωριστή νερού για να χρησιμοποιήσει νερό ως καύσιμο. Σε ορισμένες άλλες περιπτώσεις, ισχυρίστηκε ότι χρησιμοποίησε κυψέλες καυσίμου για να χωρίσει το υδρογόνο και το οξυγόνο, που είναι ένας άλλος τρόπος χρήσης ηλεκτρόλυσης, ο οποίος είναι αναποτελεσματικός. Οι ισχυρισμοί του δεν επαληθεύτηκαν ποτέ από καμία φημισμένη ένωση αυτοκινήτων. Στην πραγματικότητα, στα μέσα της δεκαετίας του '90, ο Meyer υποβλήθηκε σε μήνυση από επενδυτές στους οποίους πούλησε αντιπροσωπείες της λεγόμενης «Τεχνολογίας κυψελών καυσίμου νερού» (Water Fuel Cell Technology). Ένα δικαστήριο του Οχάιο τον έκρινε ένοχο για κατάφωρη και κατάφωρη απάτη.
Genesis World Energy
Στο γύρισμα της χιλιετίας, μια εταιρεία που ονομάζεται Genesis World Energy ανακοίνωσε ότι αναπτύσσει μια συσκευή που θα αξιοποιούσε την ενέργεια από το νερό διαχωρίζοντας τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου και στη συνέχεια ανασυνδυάζοντάς τα. Το 2003, η εταιρεία ισχυρίστηκε ότι η τεχνολογία της ήταν έτοιμη και σύντομα θα αναπτυχθεί στα αυτοκίνητα. Κάτω από το ένδυμα αυτών των αξιώσεων υψηλής φαλουτίνης, η εταιρεία κατάφερε να εισπράξει 2,5 εκατομμύρια δολάρια από τους επενδυτές για εργασίες. Οι επενδυτές αργότερα συνειδητοποίησαν ότι καμία από τις συσκευές τους δεν είχε αναπτυχθεί σε κανένα αυτοκίνητο… τους εξαπατούσαν! Ο Πάτρικ Κέλι, ιδιοκτήτης της Genesis World Energy, κρίθηκε ένοχος για απάτη και καταδικάστηκε σε φυλάκιση πέντε ετών.
Genepax
Μια άλλη φάρσα των υδροκίνητων αυτοκινήτων τον τελευταίο καιρό έβγαλε μια ιαπωνική εταιρεία που ονομάζεται Genepax, η οποία υποτίθεται ότι παρουσίασε ένα αυτοκίνητο που κινούνταν αποκλειστικά με νερό και αέρα! Αυτή η εταιρεία, όπως και οι προηγούμενοι διεκδικητές των κατασκευαστών αυτοκινήτων με καύσιμα νερού, αρνήθηκε να ρίξει φως στο πώς είχαν επιτύχει αυτό το απίστευτο κατόρθωμα. Αποκάλυψαν μόνο ότι χρησιμοποιούσαν μια γεννήτρια ενέργειας που ονομάζεται «συγκρότημα ηλεκτροδίων μεμβράνης» για να εξάγουν ενέργεια από το υδρογόνο διασπώντας το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Δημοφιλή Μηχανικά , ένα διάσημο επιστημονικό περιοδικό, διέψευσε αυτούς τους ισχυρισμούς της Genepax και τους χαρακτήρισε σκουπίδια. Είναι ενδιαφέρον, μετά την αντίκρουση της Popular Mechanics , η εταιρεία έκλεισε τον ιστότοπό της!
Αν και είναι σίγουρα δελεαστικό όταν μια εταιρεία ή άτομο ισχυρίζεται ότι έχει αναπτύξει τεχνολογία που μπορεί να τροφοδοτήσει αυτοκίνητα αποκλειστικά με νερό, όταν πρόκειται για επιστήμη, υπάρχει ένας θεμελιώδης περιορισμός σε αυτήν ακριβώς την ιδέα. Με απλά λόγια… η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί (μπορεί μόνο να μετατραπεί από τη μια μορφή στην άλλη) . Το νερό δεν μπορεί να καεί, επομένως ο μόνος τρόπος για να αντλήσετε αξιοποιήσιμη ενέργεια είναι ο διαχωρισμός του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.
Όπως αναφέρθηκε πολλές φορές, το πρόβλημα με αυτόν τον τρόπο είναι ότι η ποσότητα ενέργειας που δαπανάται για το διαχωρισμό του νερού σε συστατικά στοιχεία είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που λαμβάνετε όταν ανασυνδυάζονται μέσα στην κυψέλη καυσίμου. Οι νόμοι της θερμοδυναμικής παραμένουν άθικτοι και δεν μπορούν να καμφθούν, πόσο μάλλον να παραβιαστούν. Έτσι, ένα πραγματικά υδροκίνητο αυτοκίνητο παραμένει άπιαστο, αλλά ποιος ξέρει τι επιφυλάσσει το μέλλον!
