BMW的盲點與迷失(下)
能量的載體，氫 （Hydrogen，the Carrier of Energy）
氫燃料電池的原理，是將水的電解，作反向的化學反應，其過程中，即產生“電”。我們在初中時的化學實驗課裡，所作的實驗應記憶猶新︰將水裝八分滿的燒杯裡，放置兩根電極，然後加以通電，就會產生氫與氧。 而燃料電池的發電原理，就是此化學反應的逆向過程，利用其還原的反應，產生水與“ 電 ”。
其實，我們坐在課堂最後一排那些傢伙，也就是全班最調皮搗蛋的那一票死黨，還有最快速的妙方：那就是用酸和鋅片，若沒有鋅片隨便可以抓得到的鐵片、釘子都可以，將它和鹽酸浸泡在一起，讓它來個“美得冒泡”！而那個冒泡後，所產生的氣體就是“氫” 至於，要讓它反應有多快，就要看我們當時的興緻，或當時在實驗室裡可以A到哪一種“酸”了﹗ 例如稀鹽酸、鹽酸、稀硫酸、硫酸，甚至，硝酸… 學校的實驗室裡，什麼溶劑材料都有，就像高級酒窖裡所藏，從清酒、到吟釀、大吟釀、一直到純米大吟釀！您知道，如果你膽敢用最猛的“王水”（硝酸）那麼，後果可想而知… 還好，當年那一票後段班，不知死活的 “腰瘦死囝”至今，個個都還是活蹦亂跳的。
氫的英文Hydrogen 是從希臘文“ Hydro 水 ”以及“genes 產生”所結合而衍生出來的“新字”（相對於剛發現氫元素的年代來說）氫比空氣還輕，很容易消失於大氣中。因此，雖然它是宇宙中，含量最豐富的元素，但是在咱們地球的地表中，卻僅佔3%，其他大部份，都是與氧結合，以液狀的水分子的型態，儲存於汪汪大洋或湖泊當中。因此，想要獲得它，就是要付出代價——用能量（電能），將它和氧分開來。但當我們要用它來發電時，卻又必須再將它還原於水﹗這真是一件十分矛盾，又奇妙的事！因此，事實上“氫”只是能量的載體而已。
宇宙中的主人，氫 （Hydrogen, the Master of Universe）
構成浩瀚宇宙的所有元素中，您知道氫原子，佔了多少百分比？ 93%！在化學元素週期表裡，氫雖然是排名第一位，但它也是最謙遜的一個元素﹗因為它的重量最輕，它無色、無臭、無味，而其原子核結構，也是最簡單、最特殊的一個。因為所有元素的原子核當中，都有中子與質子，唯獨氫元素的原子核當中，只有質子，而沒有中子！所以，它的質量也最輕。圍繞著原子核週遭運動的電子數，與原子核中的質子數相同，所以，質子所帶的總正電荷， 與原子核週遭運動的電子，所帶總負電荷數量相等，所以相互抵銷。 這大約也就是多數物質的特性穩定，而宇宙間天體的運行，既相互牽引，又可以互相平衡的初始原理吧﹗﹖
異卵三胞胎的同位素弟弟 D & T
不過氫元素，卻還有其他較不為人知的兩個同位素（D）和（T）我戲稱氫和他這兩位十分特殊的弟弟為“異卵三胞胎”那就是，除了原來原子核裡只有質子，沒有中子的氫元素（H，我們姑且稱之為老大）以外，其他兩位同位素氘（D，老二）和氚（T，老三）兄弟，都是非常有價值的元素。為何我會稱它作“異卵三胞胎”呢？ 因為一般其他元素的同位素，彼此之間的特性，不會相差太多（就像同卵雙胞胎）但是，氫元素的其他兩位難兄難弟同位素，因原子量差異很大，所以其化學特性就會差很多。
說它是重量級的元素，一點都不為過，因為，不只和其他元素的同位素相比，他們是唯一，擁有自己名字的同位素，其中的老二“氘”因原子核裡多了一個中子所以通常都被稱為“重氫”而且他跟老大一樣，也可以和氧結合，成為水。而這種水，我們稱之為“重水”（D2 O）非常重要的是：此水非彼水！
“重水”給我印象最深刻的第一次，就是在唸初中時，有一部美國片子，名叫“633 轟炸大隊”的而電影。 那是描述在二次世界大戰時，歐洲盟軍為了計畫轟炸掉德國人，夾藏在挪威的峽灣裡，極機密的提煉重水某秘密基地，而成立了633 轟炸大隊。大家都知道挪威的峽灣，風景非常迷人，但地形十分陡峭險惡，易守難攻，盟軍的空軍聯隊飛行員們，冒著生命危險，先在模擬峽灣地形，不斷訓練，技術高超的轟炸機駕駛員，在狹窄又地形變化複雜的區域內，作反覆飛行練習，真正出任務時，更是犧牲慘重！最後當然完成任務，一舉將德軍建立的重水提煉廠摧毀！精采程度，不下於後來由George Lucas所設計的“星際大戰”第一集後段，由Harrison Ford領軍戰鬥機群，直搗敵人邪惡帝國基地—惑星的核心所在炸燬的場景。
故事若屬實，那麼，咱們嬰兒潮世代，所遇上的近代史，才是合理的，因為………
德軍的重水提煉廠，為什麼勢在必毀？因為“重水”（D2 O）最大的作用，就是用來作為核溶融反映的“減速劑”！愛因斯坦時代的科學家們，驚異地發現“重水”可以使鈾原子核分裂的效率，更高出甚多！主要原因是，重水可以讓反應堆裡的核分裂，產生的中子速度減緩。因為當鈾原子核分裂時，降低中子的撞擊速度，其中靶的概率會更高，核融的效率就更好。而另一個很重要的因素就是“氘”是一個十分穩定的同位素，不像他的老三“氚”，因為所含的中子過多，非常不穩定！並且有放射性，咱們這裡不再多談老三“氚”的特性，因為它對咱們來說，不但效用不大，而且具相當危險性。
主角終於又回來了
繞了一大圈，咱們都一直在談氫元素，和它的家族特性，但最後還是必須回到咱們的主題︰電動車和它的動能來源——燃料，以及一開始的大主題：“BMW的盲點與迷思”。現在回想起來，更覺得十分巧合和奇妙！ 它讓我想起自己在大學時，所修的內燃機課程，居然百分之七十以上，都在談燃料（汽油和柴油）這一瞬間，真讓我覺得，和自己現在的思考邏輯，有異曲同工之妙！
其實“燃料”一辭，用在純電動車裡，似乎已經不太貼切，也不太合理了！因為咱們是把化學能，直接轉換為電能。所以，與傳統的內燃機，已是截然不相同的思考領域了。就像咱們說
“BLDC Motor”它絕對是“DC Motor”嗎？不！ 不一定是！ 我們稱“Fuel Cell Battery”叫燃料電池，而它真的是電池嗎？不，它絕對不是！它是如假包換的“ 發電機 ”！
燃料電池的基本構造是，由陰極的氫氣和陽極的氧氣，以及包覆這兩極的離子交換膜所組成。用來作為燃料（能源）的氫，其原子核的質子，帶有正電，而其週遭環繞著帶負電的電子。這就是組成氫元素，最簡單的結構：一個質子，和一個電子，組成一個氫原子。然後再由兩個相同原子，相互連結成為一個分子。因此，在兩個原子間的電子交換作用下，產生了電力。
讓我們將這奇妙的還原過程再一次盼顧：
將氫送入陰極，再由電解質膜上的觸媒轉換催化，從分子分解為原子，再由原子分解為質子與電子。質子通過電解質膜，直奔陽極。而電子則通過導線，也流向陽極，於是在電子流過導線的流動過程中，便開始產生了電力流。這就是我們所要的潔淨能源！
於是，方才同時流向陽極的質子與電子，會再度結合，還原為原子。然後再與送入陽極中的氧（其實就是強制送入的空氣）結合成水（H2 O）。 這就是燃料電池的三個副產品：空氣、 純水、和些許的熱能。
這麼乾淨、美好的過程，為何大哥級汽車廠 BMW，寧願捨棄不用，而非得要用傳統的內燃機，直接去消耗能源的載體“ 氫 ”呢？
真是棒！既然老大哥不玩，那麼，咱們就有機會玩了！？
絕對有機會！
小白球 與 小小球
我那些玩小白球的朋友們，36洞的球場果真大啊！但是您們的
Carrier— 高爾夫球車，可遠不及我們的 Carrier—— 氫！因為你們的高爾夫球車，可能跑不到十八個洞，就要再回去充電了！但我可以允諾，幫您們設計一台，連續跑36個洞來回，都還不必充電的 Carrier！ 不過，唯一的條件是︰ 暫且收起您的球桿來，只要撥出一點點時間，讓我介紹你們一起來玩，比小白球更好玩、更環保、更節能的“ 小小球 ”好嗎？
這顆“小小球 ” 您知道，就是一直環繞在氫原子旁的那一顆！
April 10th. 2008
George
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