آیا ساخت خودروی آب سوز ممکن است؟

اختراع ماشینی که از آب به عنوان سوخت استفاده کند، موضوع جدیدی نیست و تاکنون افراد بسیاری در سرتاسر جهان مدعی ساخت چنین خودرویی شده اند. در جدید ترین نسخه از این سری داستان های عامه پسند (که این بار از قضا وطنی است)، مخترعی جوان با ادعای ساخت خودروی آب سوز، توانسته است توجه رسانه ای زیادی را به سمت خود جلب کند.

قصد داریم در این مطلب اختصاصیزومیت، صحت این ادعا و به طور کلی امکان ساخت خودروی آب سوز را از لحاظ علمی بررسی کنیم.

ماجرای خودروی آب سوز ایرانی

به گزارش پرس تی وی، مخترع ایرانی عضو کانون ملی نخبگان جوان، در اسفند ۱۳۹۴ برای نخستین بار از خودروی آب سوز خود در <<پانزدهمین نمایشگاه بینlrm;المللی محیط زیست ایران>> رونمایی کرده است. این مخترع جوان ضمن ادعای ثبت جهانی اختراعش، درباره ی خودروی آب سوز خود این گونه توضیح می دهد:

این خودرو با آب کار میlrm;کند و کاملا دوستدار محیط زیست است. برای استفاده از آب به جای بنزین و گازوئیل در این خودرو، نیازی به تعویض کلیات خودرو نیست و این جاlrm;بهlrm;جایی سوخت با هزینه ی بسیار اندک امکان پذیر است.

...خروجی این خودرو بخار است و هیچlrm;گونه آلودگی محیط زیست به همراه ندارد. در هر یک لیتر بنزین، ۲۹ مگاژول انرژی تولید میlrm;شود؛ در حالی که با هر یک لیتر آب ۹۶ مگاژول انرژی تولید خواهد شد. ...۶۰ لیتر آب در مخزن سوخت خودرو ریخته میlrm;شود که ۹۰۰ کیلومتر مسافت را در مدت ۱۰ ساعت طی میlrm;کند.

توجه رسانه ها و شبکه های اجتماعی به خودروی آب سوز این مخترع، پس از حضور او در یکی از برنامه های صبحگاهی سیما سیر صعودی به خود گرفت. در این برنامه ادعا شد که خودروی آب سوز ایرانی حتی با <<آب شور دریا و پسماند>> نیز کار می کند و می توان با صرف مبلغ ۶۰۰ هزار تومان، یک خودروی بنزینی را آب سوز کرد.

هم اکنون مخترع جوان کشورمان با فعالیت گسترده درتلگرام،آپاراتواینستاگرام، وارد فاز جذب سرمایه شده است که این موضوع اهمیت بررسی ادعای اورا دوچندان می کند.

خودروی آب سوز چیست؟

خودروی آب سوزبه ماشینی گفته می شود که از لحاظ نظری، انرژی خود را به طورمستقیماز آب تأمین می کند. شاید برای رفع ابهام و روشن تر شدن منظور، بهتر باشد ابتدا مشخص کنیم که به چه خودروهایی آب سوز گفتهنمی شود.

• خودروهایی که با تزریق آب به محفظه ی احتراق و ترکیب آن با مخلوط سوخت-هوا، از آن برای افزایشنسبت تراکمو کاهشلگد موتوراستفاده می کنند.
  
  
• خودروهای هیدروژنیکه در آن ها هیدروژنِ مصرفی با استفاده از الکتریسیته و طی فرآیندالکترولیز، از آب به دست می آید. در این خودروها نیز نه آبی وارد موتور می شود و نه از آب برای تولید انرژی استفاده می شود؛ بلکه هیدروژن تنها <<حامل>> انرژی است که طی فرآیند <<الکترولیز>>، صرف جداسازی اکسیژن و هیدروژن شده است. در حقیقت تنها فلسفه ی وجودی خودروهای هیدروژنی،چگالی بالاتر انرژیذخیره شده در هیدروژن نسبت به باتری های فعلی است.پیش بینی می شودکه در آینده ای نه چندان دور، با پیشرفت تکنولوژی و افزایش ظرفیت ذخیره ی انرژی باتری ها، خودروهای هیدروژنی موضوعیت خود را به طور کامل از دست بدهند.
  
  
• خودروهایی که در آن ها برای بهینه تر شدن مصرف انرژی، پایین آمدن قیمت سوخت و کاهش آلایندگی خودرو، مقداری هیدروژن به سوخت متداول هیدروکربنی اضافه می شود. به این تکنیک <<بهبنه کردن سوخت با استفاده از هیدروژن>> گفته می شود.

با نگاهی مختصر به مطالب و ویدئوهای منتشرشده از خودروی ساخت مخترع ایرانی (بخصوص تزریق مستقیم آب شرب خانگی از طریق شیلنگ به باک خودرو)، مشخص می شود که خودروی ادعایی اودر هیچ کدام از سه دسته ی بالا نمی گنجد و با تعریف کلاسیک خودروی آب سوز (Water-fuelled car) که در ابتدا به آن اشاره کردیم، کاملا هماهنگ است.

آیا می توان از آب انرژی گرفت؟

بنا به قوانین حاکم بر دنیای فیزیک، هیچ گونه راهی برای استخراج انرژی از آب وجود ندارد. آب به خودی خود، از لحاظ ترمودینامیکی مولکولی به شدت پایدار محسوب می شود و به دلیل پیوند شیمیایی بسیار محکم بین هیدروژن و اکسیژن،آنتالپی تشکیلآن منفی (برابر با ۲۸۵.۸۸- کیلوژول بر مول) است. این یعنی برای شکستن پیوند بین اتم های تشکیل دهنده ی یک لیتر آب، باید تقریبا برابر با میزان انرژی مصرفی یک انسان بالغ در طول روز (حدود ۲۵۰۰۰ کیلوکالری) انرژی صرف کنید.

از آنجایی که هیچ ترکیب دیگری از هیدروژن و اکسیژن وجود ندارد که آنتالپی تشکیل آن منفی تر از آب باشد، انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند هیدروژن و اکسیژن، همواره برابر (در حالت ایده آل) یا بیشتر از انرژی به دست آمده از ترکیب مجدد این دو عنصر خواهد بود. به زبان ساده، <<هیچ راهی برای گرفتن انرژی از آب وجود ندارد، مگر اینکه در این راه انرژی بیشتری از آن چه به دست می آید هزینه کنید>>. تولید انرژی از آب، ناقضقوانین اول و دوم ترمودیناکاست.

خودروهای آب سوز در طول تاریخ

تا به حال افراد زیادی در سطح جهان، ادعا کرده اند به نوعی موفق به ساخت خودروی آب سوز شده اند که البته ادعای تمامی این افراد تا به حال رد شده است. چنین ادعاهایی در اکثر نقاط دنیا <<شبه علم>> تلقی می شود و به دلیل احتمال کلاه برداری، مورد پیگرد قانونی قرار می گیرد.

اولین خودروی آب سوز دنیا توسطچارلز گرتدر سال ۱۹۳۵ معرفی شد. با توجه بهپتنت ثبت شده توسط اودر همان سال، خودروی او از طریق الکترولیز هیدروژن مورد نیاز خود را تأمین می کرد. پتنت گرت خودرویی را نشان می داد که در آن از یک کاربراتور دارای شناور استفاده می شد؛ با این تفاوت که در قسمت پایینی کاربراتور خودروی گرت، صفحات الکترولیز قرار گرفته بود. پتنت گرت نتوانست به عنوان منبع جدیدی از انرژی به ثبت برسد.

در دهه ی ۸۰ میلادی،استنلی میربحث بر سر خودروهای آب سوز را بار دیگر بر سر زبان ها انداخت. او ابتدا ادعا می کرد که در طرح پیشنهادی اش، شمع ماشین توسط قطعه ای با نام <> جایگزین می شود و با ثابت ماندن دیگر اجزای موتور، به راحتی می توان از آب برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده کرد. بعدها او ادعای خود را این گونه تغییر داد که با استفاده از یک پیل سوختی و به روشرزونانس الکتریکی، بخار آب به عناصر تشکیل دهنده اش تجزیه می شود. سپس در محفظه ی احتراق موتور، با ترکیب دوباره ی عناصر هیدروژن و اکسیژن و تبدیل آن ها به آب، انرژی مورد نیاز خودروتأمینمی شود.

طرح سلول سوختی آبی استنلی میر

ادعاهای میر هیچگاه به اثبات نرسید و در نهایت در سال ۱۹۹۶، دادگاهی در اوهایو او را به جرم کلاهبرداری محکوم کرد.

در سال ۲۰۰۲ شرکتی با نام Genesis World Energy ادعا کرد که دستگاهی با قابلیت گرفتن انرژی از آب، از طریق جداسازی و ترکیب مجدد هیدروژن و اکسیژن، ساخته است. جنسیس ورلد انرژی در سال ۲۰۰۳ اعلام کرد که تکنولوژی آن ها آماده ی استفاده در خودروها است و به این ترتیب موفق به جذب سرمایه ی ۲.۵ میلیون دلاری شد؛ اما دستگاه ادعایی آن هاهیچگاه رنگ واقعیت به خود ندید.

در نهایتپاتریک کلی، بنیان گذار شرکت، در سال ۲۰۱۶ به دلیل کلاهبرداری و دزدی در دادگاهی در نیوجرسی به پرداخت ۴۰۰ هزار دلار جریمه و گذراندن ۵ سال در زندان محکوم شد.

در سال ۲۰۱۲آغا وقار احمد، مخترع پاکستانی، مدعی شد که با نصب یک <<کیت>> می تواند هر نوع اتوموبیلی را آب سوز کند. کیت احمد از یک قوطی استوانه ای شکل تشکیل شده است که به وسیله ی یک لوله، به طور مستقیم به موتور خودرو متصل می شود. به گفته ی او، کیت یادشدهبا استفاده از فرآیند الکترولیز، آب را به <<HHO>> تبدیل و سپس از آن به عنوان سوخت استفاده می کند.

آغا وقار احمد، مخترع پاکستانی خودروی آب سوز

احمد برای ثبت پتنت در پاکستان اقدام کرده است؛ امابه عقیده ی دانشمندان پاکستانی، اختراع او به دلیل نقض قوانین ترمودینامیک، چیزی جز کلاهبرداری نیست.

سوخت موشک های ناسا و خودروهای هیدروژنی

با توجه به اشاره ی مکرر مدعیان ساخت خودروهای آب سوز به استفاده از آب برای تأمین سوخت موشک، لازم است گریزی به <<علم موشکی>> بزنیم.

ناسا (و دیگر سازمان ها و شرکت های فضایی) برای فرستادن کاوشگر یا محموله به خارج از جو زمین، معمولا از هیدروژن مایع به عنوان سوخت در راکت های خود استفاده می کنند. جالب است بدانید آژانس های فضایی و شرکت های ساخت موشک (ماننداسپیس ایکس) از گاز طبیعی برای تولید هیدروژن مورد نیاز خود استفاده می کنند، نه آب (برای آشنایی با هیدروژن مایع می توانید نگاهی بهاین مطلبدر سایت ناسا بیندازید).

اما بیایید فرض کنیم هیدروژن مورد استفاده در راکت ها طی فرایند الکترولیز از آب به دست می آید. حتی در این صورت نیز نمی توان گفت شرکت های فضایی موفق به استخراج انرژی از آب شده اند. در واقع منبع اصلی انرژی که باعث می شود یک راکت از جو زمین خارج شود، الکتریسیته ای است که طی فرآیند الکترولیز فرضی، از آن برای جداسازی اتم های آب استفاده شده است. در این میان، هیدروژن تنها نقش حامل انرژی را بر عهده دارد. با توجه به روش به دست آمدن الکتریسیته ی مورد نیاز در فرآیند الکترولیز، منبع اصلی انرژی موشک در واقع ممکن است هر سوختی (از جمله سوخت های فسیلی یا اتمی) باشد.

تمامی آنچه در بخش های بالا گفته شد، در مورد خودروهای هیدروژنی و پیل های سوختی نیز صادق است. منبع اصلی انرژی چنین خودروهایی، سوختی است که از آن برای تولید هیدروژن استفاده می شود، نه خود هیدروژن.

چرا هیدروژنِ زمینی، منبع انرژی نیست

اشاره ی مدعیان ساخت خودروهای آب سوز به پیل های سوختی و موشک های هیدروژنی، برای گمراه کردن مخاطب و ایجاد این تصور غلط است که هیدروژن نوعی منبع انرژی است.

از آن جایی که به دلیل وجود اکسیژن در اتمسفر زمین، نمی توان هیدروژن را به صورت آزاد در طبیعت پیدا و استخراج کرد؛ تمامی مولکول های H2مورد استفاده در مصارف مختلف، در واقع ساخته ی دست بشر هستند و با صرف مقادیر زیاد انرژی تولید شده اند. به همین دلیل، هیدروژن استفاده شده در پیل های سوختی و راکت ها، تنها وسیله ای برای ذخیره ی کوتاه مدت انرژی است، نه سوختی طبیعی یا منبعی از انرژی.

در سیکل بالا منبع اصلی انرژی نور خورشید است. هیدروژن در این سیکل تنها نقش ذخیره و انتقال انرژی را بر عهده داردو می توان آن را با باتری جایگزین کرد.

تنها در صورتی می توان روی واکنش هیدروژن و اکسیژن نام <<منبع انرژی>> گذاشت که مولکول های دواتمی هیدروژن استفاده شده در این واکنش، طی فرایندی جادویی به طور مستقیم از خارج از جو زمین آورده شده باشند (یعنی برای تولید آن ها انرژی صرف نشده باشد).

آیا ساخت خودروی آب سوز ممکن است؟

می توان خودرویی ساخت که در آن با الکترولیز آب و سپس با واکنش دادن مجدد هیدروژن و اکسیژن به دست آمده، انرژی مورد نیاز خودرو تأمین شود. تنها اشکال کار اینجا است که ابتدا باید یک موتور بزرگ تر و قوی تر برای تأمین انرژی مورد نیاز الکترولیز روی خودرو سوار کنید. به بیان دیگر، اگر همان انرژی را که قرار است صرف جداسازی هیدروژن از آب کنید، به صورت مستقیم برای به حرکت درآورن موتور مورد استفاده قرار دهید، خودروی به مراتب بهینه تری خواهید داشت.

برای درک بهتر اینکه چرا روشی که در قسمت بالا به آن اشاره شد، غیر عقلانی و حتی مضحک است، مثال ساده ی زیر را در نظر بگیرید:

فرض کنید نیروگاهی با صرف مقادیر عظیم سوخت فسیلی، الکتریسیته تولید کند (بازده اکثر نیروگاه های حرارتی متداولبه زحمت به بالای ۴۰ درصد می رسد) و سپس از الکتریسیته ی به دست آمده توسط این نیروگاه، در آزمایشگاه برای تولید مصنوعی مولکول هایآلکاناستفاده شود (بازده چنین فرایندی نیز طبیعتا کمتر از صد درصد است). مشخص است که نمی توان سوخت هیدروکربنی مصنوعی تولیدشده در آزمایشگاه را مجددا در نیروگاه سوزاند و انتظار داشت انرژی بیشتری از آنچه صرف تولیدش کرده ایم، به ما باز پس بدهد. به بیان ساده،<<قوانین ترمودینامیک را نمی توان دور زد>>.

در خودروهای آب سوز با تجزیه ی آب و ترکیب مجدد هیدروژن و اکسیژن، یک سیکل کامل طی می شود. بنا به قوانین فیزیک، نمی توان بدون وارد کردن انرژی، از یک سامانه ی بسته ی ترمودینامیکی تا ابد انرژی گرفت

نکته ی بسیار جالب و قابل تأمل دیگر در رابطه با خودروهای آب سوز این است که اکثر مخترعان چنین خودروهاییادعا می کنند تنها آلاینده ی فرایند ابداعی آن ها، بخار آبی است که از اگزوز اتومبیل خارج می شود. حال این سؤال مطرح می شود که چرا آب خروجی از اگزوز مجددا به باک منتقل نمی شود تا خودروی آن ها کلااز سوخت گیری بی نیاز شود؟

نوابیغ چه کسانی هستند؟

در انتها بد نیست اشاره ای به نوابیغ (با نوابغ اشتباه نشود) داشته باشیم؛ اصطلاحی کهعفت چهره گشاودکتر عبادالله محمودیان، استاد ریاضیات دانشگاه صنعتی شریف و عضو انجمن ریاضی ایران، برای اشاره به کسانی که سعی در حل معماهای ناممکن یا رد قضایای اثبات شده دارند، به کار برده اند. نوابیغ به چند دسته تقسیم می شوند:

• کسانی که سعی می کنند ناممکن ها را ممکن کنند:این افراد سعی دارند مسائل غیر ممکنی چونتثلیث زاویه،تربیع دایره، یاتضعیف مکعبرا حل کنندیا موتور بدون سوخت بسازند.
• مدعیان حل مسئله های حل نشده ی معروف:کسانی که تلاش می کنند مسئله های دشوار ریاضی از جملهفرضیه ی گلدباخیا کشف فرمولی برای تولیداعداد اولرا با روش های ابتدایی حل کنند.
• بنیان گذاران نظریه های بی اساس:کسانی که می خواهند نظریه هایی که ربطی به ریاضیات ندارند (مانند وحدانیتخدا،نامرئیکردن فیزیکی اشیاء و ...) را با استفاده از ریاضیات حل کنند.
• ردکنندگان اصول:افرادی که تلاش دارند اصول ریاضی وفیزیک را نقض کنند. از جمله ادعاهای این افراد می توان به درست نبودن مقدارعدد پییا نادرست بودن قانون اول ترمودینامیک اشاره کرد.

مقاله ی خواندنی دکتر محمودیان را می توانید ازسایت دانشگاه صنعتی شریفیاانجمن ریاضی ایراندانلود کنید.