永動機的迷思~ 水燃料電池汽車

3/5/2018

1978年, 我在ASU讀書, 指導教授老K拿了國防部 DARPA 計劃的經費, 進行垃圾轉变成石油的研發。DARPA一貫的目標是投資對國家安全有關的突破性技術, 毫無疑問，能源是其中的一個目標。

我们不是用真正回收的垃圾, 分類後來加工, 不然實驗工廠可要臭死人,也可能找不到要幹活的研究生。老K很聰明, 按时按候派一些学長開車到美墨邊境的沙漠裡採集一箱箱特殊的植物叫Jojoba(猴猴爸), 回來晒乾打碎後成為輸入有机原料. 首先進行氣化 (Gasfication), 再加入催化劑, 高温高压熱分解 (Pyrolysis), 兩段流程產出燃料油. 它是一種高辛烷值(Octane Number) 類似供喷射引擎的汽油 (Jet fuel)。

老 K 弄了一台高爾夫球場的車子, 帶着一兩位研究生在校園內閒逛。讓記者們拍照採訪, 申請專利, 發表論文, 再继續向政府拿錢! 2008年7月, 美國科羅拉多州丹佛的生物燃料能源公司, 在內布拉斯加州的伍德河和明尼蘇達州的費爾蒙特, 開設了兩個新的生物燃料工廠。二十年後, 真正利用回收垃圾, 低成本地產出天然氣來發电, 也在欧洲落實。

早在17世紀,人類就利用水流來推動磨粹機。四季水流不断, 機器也運轉不停, 故取名為永動機。其實它是用大自然的再生能源, 除了水外还有太陽、潮汐、風力等。这當然不是問題, 也沒有違反任何物理定律。

然而, 永動機这概念被後人發揚光大, 尤其那些比較沒有受过正統科学訓練的發明人。在此要提一個有趣的例子 ~ 水燃料電池汽車 (Water fuel cell automobile)的發明。注意这和目前剛開始熱門起來的氫燃料电池有很大的差異, 前者是直接將水取代氣油, 來駕駛普通汽車子; 而後者則要在車上安置一筒氫氣。氫氣經过氫燃料电池和空氣中的氧反應產生电,利用電來驱动電动車。

1990年, 美國俄亥俄州的斯坦利.邁耶 (Stanley Meyer) 先生提出水燃料電池專利申請。他最主要的發明元件是兩層不銹鋼板組成平行或同心圓筒的特殊電極結構。據說在特定高电压和低电流的狀態下, 它可以比水電解的方法更有效地將水分成氫氣和氧氣。他解釋这原理是利用電子共振 (Electrical Resonance)來重組水分子。

下一步便是控制氫氣和氧氣的比例, 通常就是2:1混合, 控制火星塞 (Spark plug) 的能量在20毫焦爾點燃, 溫度約在570 °C, 產生氣爆來發动車子。聽來很玄, 重點便是他發明一條管狀的水燃器插在車子的汽缸中, 加水以後便可以發動駕駛, 就是那麼簡單。

他自己整天學老K, 架駛一輛小小的車子上面標着水力發電車, 到处趴趴走, 吸引了不少路人的關注。不久上電視, 他宣稱從加州洛杉磯開到紐約只要20加崙的水就夠啦! 還提到有家石油公司要花10億美元買断他的專利權, 被他拒絕, 因為他要推廣这項对人類有益的技術。因此吸引了不少各方投资客。

電解技術早在1800年時 William Nicholson 就已經提出。而以一定比例氫氧兩種氣体混合, 點燃產生高溫火焰用來切割金屬, 也是法國人的發明。只是邁耶先生用作車子燃料倒是第一回。但邁耶先生的發明一直就是讓人們難以置信, Too good to be true, 因此, 有人懷疑它的可行性。

石油產業大亨們開始担心起來, 加油站都有可能關門. 若是成功的話, 这將是有史以來最震撼人心, 最環保, 对人類最有供献的發明。

有一群人深信這技術發展的前景無限，搶著要和他授權。另一群稍有技術背景的專家則向他提出挑戰，因為這發明違反了大家熟悉的熱力學第一和第二定律。那 就是，他的發明在封閉空間，輸出總能量竟然會大於輸入的總能量，而且亂度（Entropy）不增反減。也就是說，世上那有像這樣不勞而獲的事？

美國專利局和能源局都被各方催促要來重新審查这項專利。1996年, 兩位投資人在俄亥俄法院告邁耶欺詐, 結果他被判輸, 得賠償25000元。

1998年, 他和人吃晚餐, 吃到一半, 抱着肚子,一面衝到停車場, 一面喊被人下了毒, 不久死在停車場。醫院證明死亡原因是心臟病突發。这背後傳說当然千奇百怪了!

邁耶的專利也早已過期, 水燃料电池直到今天一直都沒有人能做出來。反之, 美日等各大車廠都已紛紛推出氫燃料电池的电动車. 除非利用太陽、風力等再生能源來產出氫氣, 傳統方法借天燃氣、石油等產出氫氣都不是完全環保, 而且價格沒有比汽油便宜。