如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
▍▹如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
很多人鼓吹研究一种催化剂，在常温条件下分解水，产生氧气和氢气，就解决能源问题了。
对此，我只想说，说出这种话的人，多半是初中就没毕业的文盲，或者是没怎么读过书的，还是个科学盲，一点物理化学知识都不懂。另外鼓吹未来有了核能，可控核聚变，或者微小核聚变反应，就能大大解决能源问题，这种人你也可以划到这一类人。
首先说催化剂的定义，是改变化学反应的路径，使得难以发生的化学反应，能够容易的发生，前提条件是，这个反应本身倾向于容易发生。举个栗子，你想从一座小山上，把一块大石头推到山脚下，而这块大石头前面有一颗树挡着。这种情况，我们知道石头从山上推下来，只要没什么挡着，是很容易发生的，偏偏有一棵树挡着，你要越过去很难，这时候，如果你设计一条路让石头从侧面走，成功的把大石头推下山，这就是催化剂的作用。
再来说说，水分解产生氧气和氢气。我们知道氢气很容易燃烧，并且容易爆炸，放出大量的热，这就相当于把石头从山上推到山脚下，非常容易，一点火就能发生了。而水分解产生氧气氢气，是一个逆向的反应，就相当于把一块大石头从山脚下推到山顶上，这容易吗？这个反应可以发生，但是前提是你要提供大量的能量，无论你使用什么催化剂，提供什么路径，要想这个反应发生很难很难，电解水需要提供大量的电能。我们来说说，用催化剂，使水在太阳光下电解，产生氢气，这个过程理论上可以做到，但是太阳光的能量太弱了，即使能发生，水分解的速度也非常非常慢，能量不够。
这就来说说氢能源汽车，你花费大量的电能来产生氢气，又让氢气在燃料电池中反应产生电供给汽车，这两个过程都有大量能量损失，成本消耗很高。另外，氢气产生了，非常轻，容易泄露，很不安全，运输储存这都是很大的成本。燃料电池要用到催化剂铂，铂很贵，而且气体不纯铂很容易中毒，这就要求氢气纯度很高，所以成本也会很高，因为纯度不够的氢气或许可以拿来燃烧，但是没法用在电池上。
最后说说核聚变，理论上核聚变在未来或许可以实现，当然这是在理论上。以目前最新的研究水平，没有一个人能保证未来50年一定能实现可控制的核聚变，目前的科技水平还没摸到边。所以提出这种说法的，多半是不了解科技发展的，一个苹果不可能一口吃下，也许可控核聚变未来500年才会实现呢，那时候你都成灰了，现在也就是瞎想而已，毫无根据的瞎想。
▍▫如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
答：理论上这样的催化剂是不存在的，除非加入的不是催化剂，而是和水发生化学反应的物质，比如钠和水反应可以生成氢气，铝和水在加热的条件下也可以产生氢气，这时候将消耗的是加入的反应物，其成本并不比烧汽油低。
在化学反应当中，催化剂是指能改变化学反应速度，但是在反应前后量不发生变化，也不改变化学平衡的物质。
我们知道，水通电可以分解为氢气和氧气：
2H2O——（通电）2H2↑+O2↑
说明该反应当中，生成物储存的化学能是高于反应物的，根据能量守恒原理，不可能存在一种催化剂，能直接把水分解为氢气和氧气，而且催化剂本身的量还不改变，所以什么“不加油、不充电、只加水，轻松续航1000公里”的话，完全是谣言。
也有一些物质，能与水反应后生成氢气，比如钠（Na）、铝（Al）、铁（Fe）等等：
2Na+2H2O==2NaOH+H2↑
2Al + 6H2O =加热=2Al(OH)3 + 3H2↑
3Fe+4H2O(g)=高温=Fe3O4+4H2↑
这三种物质当中，除了钠之外，铝和水、铁和水的反应都需要输入能量才行，由于能量转化存在损耗，所以这种方法制造氢气肯定是不经济的。对于金属钠，其价格偏高，而且钠的性质非常活泼，用钠和水来制造氢气的方法，也是非常不经济，也不安全的。
氢气作为清洁能源，是非常理想的化学燃料，目前我们有很多方法来生产氢气，比如利用太阳能，潮汐能、生物能等等。
但是现阶段限制氢能发展的瓶颈，是没有合适储氢材料，比如氢气在液态下体积会缩小很多，但是需要零下250多度的超低温。
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▍↖如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
只有三类人会拥护，第一是无知的人，第二是别有用心的人，第三是既无知又别有用心的人。科研经费就这样被挥霍，真是让人气笑了。
未来新能源汽车，主流依然是纯电动，不论商用或是乘用，氢能根本就是不入流的选择，非常鸡肋。难以推广开的最大阻力就是制氢环节，从石油或天然气提炼，面临如何回收二氧化碳之类的温室气体，电解催化又要耗去电能。加之氢燃料电池造价不菲。所以评价就两字"鸡肋"。将来随着电池技术不断推进(能量密度提升)，氢能源车会逐步被遗忘。
就这种即将被淘汰的技术，也能被别有用心的人利用以骗补，真是服了。
▍↛如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
看了关于这个问题的几百个答案，都认为违背最基本的能量守恒定律，因此绝对没有可能性。但是我觉得大家可能忽略了一个重要的问题，把水分解为氢气和氧气确实需要很高的能量，几乎没有一个光子所蕴含的能量可以直接打断氢氧键，因此无法通过简单的晒太阳分解水。
但是，我们可以从另一个角度考虑这个问题。一百米的高楼任何人都不可能一跃而上，但是，如果走楼梯，一阶一阶的爬上去不就可以了吗？
我们完全可以通过几个，甚至几十个反应，每一个反应积累一点能量，最终分解水。要不然，植物如何利用阳光进行光合作用制造有机物呢？
举个例子，一个光子无法打碎水分子，使其变成氢气和氧气，但是，打断一个氢键，释放一个氢原子还是可以的。如果水中有二磷酸腺苷，那么这个氢原子就可以与之结合，行成三磷酸腺苷，就是我们熟悉的ATP，有了ATP，植物可以生产有机物，我们可以生产氢气。
或者更简单一点，我们可以在纯净的硅晶体里面加入一点磷元素，磷和硅可以形成共价键，但是会多出一个自由电子。我们称为N型硅。然后在另一块纯净的硅里面加入少量的硼元素，硼元素也可以和硅元素组成共价键，但是缺少一个电子，形成一个电子空穴。我们称为P型硅。把这两种硅通过导线相连丢到水里。阳光的照射会使得N型硅里面的自由电子实现跃迁，由于电子空穴的存在，跃迁的电子只能单向的从N型硅流向P型硅。在N型硅表面的氢离子可以得到电子，变成氢气。在P型硅表面的氢氧根离子会失去电子，形成氧气和水。于是，你就可以在N型硅表面看到氢气冒出，在P型硅表面看到氧气冒出。
看似遥不可及的化学反应，如果分解成若干步骤，就变得触手可及了。
当然，能够实现和能够运用完全是两码事。这样做的能量转化效率远不及直接利用太阳能发电，所以暂时还没有商业价值。
▍┹如果找到一种催化剂，以很低的成本把水分解成氧气和氢气，人类是不是就摆脱了能源问题？
能量守恒定律是物理学里的一个中心定律，它描述的是：在一个孤立系统里总能量会保存不变，不会无缘无故的消失，也不会无缘无故的产生。它只能从一种形式转换成另一种形式。所以，能量只能转化不能产生。
在化学反应里同样遵守能量守恒定律，氢和氧燃烧产生水释放出来的能量，和将水分离成氢气和氧气所消耗的能量在理论上是相当的。但实际操作中会损失大量的能量。催化剂的作用只能是让反应更容易发生，而不能凭空产生能量。
由于能量守恒定律看似简单，由于能量转换的形式是多种多样的，所以很具欺骗性。很多骗局就是利用了这点来迷惑大众的。王洪成的“水变油”骗局就是这样。
图：王洪成（左1）
在上世纪80年代，一个叫王洪成的司机声称发明了一种添加剂，可以使水变成油。实际上，他只是采用了魔术、加入乙炔等手法来欺骗验证者。1993年《经济日报》发表《水真能变成油吗？》的文章，宣称这是继四大发明以后的第五大发明。这个骗局从80年代一直持续到90年代，造成了大量的损失，投资者血本无归。最后这家伙被判刑10年。最近这种骗局还在印度流行。
虽然水变油是不可能的（无端产生能量），但用水作为燃料还是可行的，燃料电池就是一种。
图：燃料电池
燃料电池在阳极上，利用催化剂将氢气（燃料）氧化，使其变成一个正电荷离子和一个带负电荷的电子。特殊的电解液可使得带正电荷的离子通过，带负电荷的电子无法通过。电子被释放在导线中流动，从而产生电流。离子通过电解液后到达阴极与电子团聚，并与氧气反应，生产水。
燃料电池技术已经在航天器上大量采用，它不光能够提供能源，还能为航天员提供必须的水。这一技术目前正在走向民用。例如燃料电池汽车，日本在这一领域较为领先。
图：中国的核聚变反应实验装置
水变燃料的另一种方式就是：从水里分离出氢的同位素“氘”，氘和氚的核聚变反应可满足人类未来上百亿年的能源。氘氚核聚变反应过程中会损失质量，质量会转换成能量，并满足质能方程：E＝mc²
氚在自然界中很少，且不稳定，可用中子轰击氘来获得。这一技术应该在10年内得以实现。这也是人类的终极能源获得方式之一。
当然，水变燃料还有其他的方式，例如用水来培养藻类，利用藻类来提炼油。但无论哪一种方式都不能违背能量守恒定律。
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