2012年10月，美國《海軍時報》稱該國海軍已在研制新型燃料，希望在2020年讓海軍50%的能耗使用替代燃料，從而削減海軍對化石燃料的依賴。這里所謂的“替代燃料”就包括了“從海水中直接轉化生成JP-5航空煤油” 的項目。按照設計規(guī)劃，這項技術是從海水中提取二氧化碳和氫氣，然后采用一種特殊的化學催化技術，將它們合成為水、熱量和合成烴類碳氫燃料。從理論上看，不僅JP-5煤油，其他任何碳氫燃料也都能夠通過該方法合成，而且所生成的淡水和熱能等副產(chǎn)品在艦船上也同樣是有用的“寶貝資源”。

兩年之后的2014年4月7日，美國海軍官方網(wǎng)站發(fā)布消息，稱美國海軍研究實驗室成功完成了從海水中制取燃料的演示試驗，并用制取的燃料成功地驅動一架模型飛機飛上天空。水真的可以超越基本的化學原理變成油嗎？答案當然是否定的。那么，美國海軍實現(xiàn)“水變油”奇跡的真相到底是怎么回事呢？

中國王洪成的“海水變油”項目回顧

20世紀80—90年代，黑龍江省哈爾濱市公用事業(yè)局汽車公司的司機王洪成發(fā)明的“水基燃料”曾經(jīng)名噪一時。1984年3月，王洪成在遞交給哈爾濱市科委的報告中稱，其經(jīng)過2800多次試驗，于1982年11月初步試驗成功新型“水基燃料”。王洪成稱，水基燃料主要原料為江水、海水、自來水，添加劑（功能材料）的體積約占水的萬分之一至十萬分之一；添加劑中有5種材料需要緩慢“發(fā)酵”處理，“發(fā)酵”時間約600小時。報告還稱，水基燃料試驗成功后，先后進行過30多次大小客車、貨車與拖拉機行車試驗，使用動力效果都很好。

但是，只要具備基本化學常識的人都知道，水是無法變成油的。1997年11月，王洪成因生產(chǎn)、銷售偽劣商品犯罪而鋃鐺入獄。

利用海水制取燃料，而不是把水變成油

美國海軍是如何利用海水制取燃料的呢？雖然美國海軍網(wǎng)站的文章中用了“創(chuàng)新”、“游戲改變”等溢美之詞，不過它的原理相當簡單。海軍研究試驗室的這項成果，就是從海水中獲得二氧化碳和氫，然后將這兩種物質轉換為液體的碳氫燃料。實際上，該項技術的制取原理在19世紀已被法國化學家薩保羅·巴蒂爾發(fā)現(xiàn)，當時，薩保羅·巴蒂爾發(fā)現(xiàn)了使用二氧化碳生成甲烷的反應，這個反應又稱薩巴蒂爾反應或甲烷化反應。

薩巴蒂爾反應是放熱反應，只需要加上鎳或是其他催化劑，它就會自發(fā)進行。這種反應早已在工業(yè)領域得到了廣泛應用，載人航天領域也曾研究過使用薩巴蒂爾反應實現(xiàn)二氧化碳的再循環(huán)并生產(chǎn)水和燃料。

實際上，美國海軍的“水變油”項目管理人員借鑒了該生產(chǎn)工藝，項目報告提到：要減少不需要的甲烷并增加分子鏈更長的不飽和烴（烯烴）的產(chǎn)量。這種“改進”使該項目成果穿上了華麗的外衣，吸引了全世界的目光。

制取工藝可看做費拖工藝的變種

根據(jù)介紹，美國海軍研究試驗室的碳氫燃料制取裝置，首先要使用一個電陽離子交換模塊（E-CEM）從海水中提取二氧化碳，其提取效率可達92%，同時這個模塊還將（電解）生產(chǎn)氫氣。有了二氧化碳和氫氣，制取烴不過是舉手之勞。薩巴蒂爾反應是最簡單也是最容易的反應之一，甲烷作為火箭燃料是合適的，但美國海軍的戰(zhàn)艦和飛機并不適用液體甲烷燃料，而是使用碳氫化合物如煤油和柴油等石油裂解制取得到的液體碳氫燃料，因此美國海軍研究試驗室使用的是不同的反應。

在碳氫燃料合成裝置中，二氧化碳和氫氣將在鐵基催化劑的作用下轉化為以烯烴等為主的不飽和鏈烴類，最后在鎳基催化劑的作用下進行齊聚反應，變成分子中含有9～16個碳原子的液體碳氫混合物燃料。從這樣的描述看，最終獲得的碳氫燃料和JP-5油料的特征較為相似，P-51模型飛機使用它進行飛行并不存在技術難題。事實上，美國海軍的技術雖然不是100多年前的甲烷化反應，但也沒什么新奇而言?，F(xiàn)在熱門的煤制油產(chǎn)業(yè)，間接液化法的費托合成可以說是主流技術。

費托合成就是使用一氧化碳和氫在鐵基催化劑的作用下，合成液體碳氫燃料的工藝過程，1923年這項工藝就完成開發(fā)。真相是：把溶解在海水中的碳酸氫鹽提取出來變成二氧化碳和氫，再用催化劑聚合成烴。這就跟第二次世界大戰(zhàn)期間德國開發(fā)的人工合成汽油差不多，即想方設法把碳氫氧組合成飛機燃料。第二次世界大戰(zhàn)后南非薩索爾公司改進費托合成方式，也曾在南非石油禁運期間生產(chǎn)了大量液體碳氫燃料。

但是，這個制造過程的致命問題是：制造合成燃料所消耗的能量遠大于合成燃料所能產(chǎn)生的能量。

美國海軍的“水變油”從原理上來說是沒問題的，那么它的實用性如何呢？另外，電解水制氫很常見也容易理解，但為什么要從海水中獲得二氧化碳，空氣中不是很多嗎？美國海軍的宣傳文章指出，海水中的二氧化碳濃度為100毫克/升，是空氣中二氧化碳含量的140倍。

如果認真分析，會發(fā)現(xiàn)這項技術是很不現(xiàn)實的。先說最基本的能量問題，這項“水變油”的燃料制取技術，是利用從外界獲得的能量逆向合成碳氫化合物。美國海軍艦隊總不能靠燃氣輪機發(fā)電為這套燃料制取裝置提供能量，唯一可行的能量來源就是航空母艦的核反應堆。

以美國海軍的“尼米茲”級核動力航空母艦為例，它裝有兩個最大軸功率104兆瓦的核反應堆，再以航空煤油熱值的低位42.5兆焦/千克計算，即使軸功率全用于制取燃料，而且能量轉換率100%，也不過每天可制取422.85噸航空煤油。“尼米茲”級航母的發(fā)電機功率僅有64兆瓦，即使加上這一塊也僅有270兆瓦左右的功率，新一代的“福特”級航母，在保持104兆瓦軸功率的同時發(fā)電功率提高了3倍，但兩個反應堆的總功率也只有約600兆瓦，或者說每天輸出功率只相當于約1220噸航空煤油的能量。

制取燃料需耗費大量能源 核航母也難負擔

核反應堆也不可能一直滿負荷運行，“俄亥俄”級核潛艇的反應堆的堆芯壽命為500滿功率天，“尼米茲”級的反應堆也與其相近，美國海軍還不至于殺雞取卵，為了幾百天內連續(xù)大量制取碳氫燃料就讓航母的反應堆報廢。航母的反應堆輸出功率不可能都用于發(fā)電，否則航母就成了海上固定機場了。即使是航母上發(fā)的電也只有少部分能用于制取碳氫燃料，制取過程中電解水制氫、二氧化碳和氫氣制取烴、烴的齊聚都需要能量，加上反應的轉化率和能量利用率問題，最終能制取碳氫燃料的速度恐怕是很難令人滿意的。如果最后一天只有十幾噸或是幾噸的制取量，那么航母攜帶這樣的裝置，其實際效果是可以忽略的，原因是這樣的制取量連維持航母上艦載機日常訓練都不夠。