第44章 完美的闭环
同学方永元说：“缺能源，然后用氢造甲烷？请学好能量守恒定律吧，你看的书是哪个大神写的？”
“化学反应逻辑错到离谱。有液氢了，神他妈去做甲烷。二氧化碳和氢气的反应需要高温高压作为条件，维持高温高压的能源在火星上如何获得？”又有同学表示展高寒说的有问题。
微胖的眼镜女孩古慧英站起来高声说：“我是文科生，这个化学反应对不对我不知道，但我只论一条，根据你的说法，这个反应的目的是为了获取甲烷当作返回地球的火箭燃料，对不对？
然而能量是不能由低到高传递的，能量只能由高到低传递，这个过程是不可逆的。要生成同等能量的甲烷，必须要消耗大于甲烷所含能量的能源。
这样一来，如果考虑到几乎是必然的耗损，生成含10焦耳能量的甲烷则这个过程，至少需要消耗20焦耳的其他能量，电能、氢气燃烧的化学能等，如此一来这样的化学反应有何意义？难不成我们要学青年汽车？用催化剂无端制造永动机？”
“终于有个明白人了！那个说书上写的有问题的。”方永元向眼镜女孩古慧英投去钦佩的目光。
方永元他接着说：“氢气和二氧化碳制备甲烷的反应，这个反应本身就是吸热反应，而且根据能量守恒，氢气加二氧化碳的化学能以及反应内能的总和就是甲烷化学能。所以你为什么脱裤子放屁，直接烧氢气多好呢？”
展高寒一脸的不乐意说：“《赶往火星》这本书，作者罗伯特祖布林，是美国著名航空航天工程师，先锋航天公司总裁，曾任洛克希德马丁航天公司高级工程师，6吨液态氢，足以在火星上制造108吨甲烷，是他在书里这样写的，如果你们不相信我说的，为什么不自己看看那本书呢？”
看过《赶往火星》的谢欣怿帮展高寒说道：“你们到底看过那本书了没有？书中最主要的能量来源就是放射能和太阳能，带上去的液态氢只是作为起始能量来源和物质转化原料。”
望仪文对帮腔展高寒的谢欣怿发问：“大家在讨论的是氢气加二氧化碳变成甲烷以作为能源的漏洞，关书的什么事？我赞同方永元说的，这就是脱裤子放屁，至于扯什么太阳能放射能，跟二氧化碳作为能源有任何关系？
你要说二氧化碳可以制备甲烷做其他合成的原料还说得过去，说二氧化碳作为能源只能怀疑你中学化学及没及格。一句话二氧化碳本身就是已经释放过化学能的稳定的氧化终态，是不可能作为能源的。”
谢欣怿替展高寒觉得委屈他对沈星海说：“沈老师你帮我们说说理，火星上烤土可以得到4的水，然后说能量从哪里来？所以我们带了6吨液氢h2加火星co2反应，得到燃烧值更高的甲烷，用来烤土产生水，放射能和太阳能可以电解水。
这样就可以是一种能量循环系统，而且甲烷可以用来做飞船推进剂，送宇航员返回地球。这套系统是很可行的系统，尤其是在前期的移民准备中。”
这帮人的争论达到了白热化，还没等沈星海开口古慧英的大嗓门道：“你这说来说去氧气够吗？又要烧又要给人呼吸，甲烷变成水还不是要氧气，难道你的意思是初态是大量氢气和二氧化碳，终态是大量甲烷和部分水？”
“是啊我也看过这本书，书里说火星上的表层土壤，最常见的材料就是二氧化硅。从地球上多带一些碳粉，拿去火星与土壤里的二氧化硅加热，便可以得到硅了。
当然，这样做纯度还不够，不足以制造太阳能板。所以你需要将粗硅放在热氢气里过浴，得到硅烷。然后再将硅烷高温分解然后就可以得到太阳能板和计算机芯片的原材料了。
兄弟不知道你是在哪里看的科幻小说产生的幻觉，我爸就是光伏行业的，在火星上这么简单就把太阳能电池板和芯片做出来了，中国的光伏前辈会哭晕在厕所里。”又一位加入了战斗。
“烧氢你就不要氧气吗？”展高寒反问。
眼看着这帮同学各说各有理，就要这样无休止的争论下去了。
沈星海说：“大家不要争了，100多年前有一位名叫萨巴蒂埃的法国化学家通过氢气和二氧化碳的反应产生水和甲烷，反应温度为177~527摄氏度，反应过程为放热反应。
萨巴蒂埃二氧化碳还原系统，它的迷人之处在于如果将产生的水，再次电解分离成氢气和氧气，氢气又可以跟二氧化碳再次反应生成水和甲烷，它几乎是一个完美的闭环。
如此一来，只要有初始的氢气，就可以将源源不断的二氧化碳变成水、或者是氧气或者是甲烷，通过这一理论支撑，才有了原著中的108加12吨的甲烷和氧气，6吨氢气只能反应生产24吨甲烷和氧气。
但燃烧24吨甲烷需要96吨氧气，因此祖布林设想更多的氧气由裂解二氧化碳来提供。这样总共就有120吨甲烷和氧气，12吨用来给火星车使用，剩下108吨。
书里提到了放射能和太阳能，6吨氢转换为108吨甲烷是有做功地，消耗了电能，所以这套系统成立，书上写的没有毛病。”
方永元打断了沈星海：“费劲巴力的用氢气和二氧化碳制甲烷的意义不就来烧火，烧火液氢比甲烷好多了，目的也不在于制氧，水可以直接电解制成氧和氢，要的更不是水，不是说水火星上哪哪都有，这样折腾目的是什么呢？”
“方同学还有哪位，”沈星海指了一下一位高中生模样的男生。
那人站起来说：“老师我叫望仪文。”
“望仪文你说二氧化碳本身就是已经释放过化学能的稳定的氧化终态，是不可能作为能源的，这话是有问题的。
最简单植物通过光合作用就能够将二氧化碳或硫化氢和水转化为有机物，并释放出氧气或氢气，还有方永元同学提到为什么不用氢气作火箭燃料。”
望仪文说：“火星上没有植物。”
“你先别急，我只是举了例子，等一下我会告诉你在火星上是可以将二氧化碳转化为氧气的。我先前从事过火箭设计工作，先和方同学解释一下为什么要用甲烷不用液氢作为火箭燃料。”