慕容青草的博客
哲學園地
內電離非噴氣動力機器
戴榕菁
1. 基本思路
前文“免費能量？”提到核聚變人造太陽能夠被製造出來的可能性讓很多人又開始做免費能量的美夢，那是因為核聚變人造太陽的原料是氘和鋰，盡管鋰是稀有金屬，氘卻是可以從被認為取之不盡的海水來提取的。但是在地球上比海水更取之不盡的則是空氣，因此很自然地，我這些年來所討論的電離空氣的所產生的能量就更接近“免費能量”。。。。當然，如“免費能量？”一文指出的，這裏的“免費”不會是對普通大眾而言的。
自2019年中以來，我已討論過飛碟的內外電離動力；不久前我又討論了可以用於一般飛行器的內電離的噴氣發動機（參見【[1],[2]】）。但隨後我意識到所有那些電離驅動都有一大問題，那就是需要將電離後的空氣排入大氣層中，從而加重大氣中的具有危害性的氮氧化物的汙染，這也讓我想起了academia.edu的那位在美國東北太平洋國家實驗室研究地球係統的Atom Team曾經給我的關於電離驅動飛碟的文章留的帶有O2,O3,O4,O5,O6,O7以及2040年地球生命危機字樣的古怪留言，使我感覺她似乎幾年前就在提醒我用電離空氣為動力可能帶來的汙染問題。
不過，在了解了電離空氣為動力的優點和缺點之後，我就想到了一個可以發揮其優點的同時克服其弱點的方案，那就是將現有的不需要借助噴氣的燃油發動機和發電機改換成內電離的發動機和發電機。由於這些機器既不需要象噴氣機那樣將高溫氣體噴出載具外來產生推進的動量，又不需要象飛碟那樣地借助電離後的高溫高壓氣體在載具周圍的大氣中的產生不對稱膨脹來提供推力，因此我們可以在一定的密閉內殼中先對電離後產生的氮氧化物進行處理然後或是將其進行內循環重複使用，或是直接排入環境空氣中。這就是本文提出的內電離非噴氣動力機器（internally ionized non-jet machine） 的基本概念。它們包括內電離發動機（internally ionized engine）和內電離發電機（internally ionized dynamo or internally ionized power station）。
1.1.內電離非噴氣動力機器之優勢
內電離發動機和發電機對比現有的內燃機的優勢是明顯的：
1） 高電壓電離後的空氣溫度遠高於傳統燃料燃燒產生的溫度，因此可產生更大的動力和能量；
2）它們不需要除了空氣之外的燃料，這樣不但大大節省了成本，而且可以大大地增加載具的載貨量。以現有的遠洋巨輪為例，它一次遠航消耗的燃油可達數千噸甚至上萬噸【[3]】，而使用內電離發動機就可以省去至少數千噸的額外負荷，並可騰出大量的裝貨容積。
3）因為它不再需要擔心燃料耗盡，所以可以長時間長距離行駛。
4）可減少這個世界對於石油和煤的依賴，減少碳排放以及與之相關的環境汙染。
2. 電源
在討論內外電離的飛碟時，我曾特別強調需要用便攜式的核反應堆。當時主要有三大主要的考量：首先是需要極高的電壓來電離空氣，第二是需要有能夠維持高電壓的足夠的能量，第三是需要在飛碟周圍產生可以自衛及幹擾地麵和其它飛行器的強大的電磁場。尤其是這第三點必須要由核反應堆來實現。
但是，對於本文要討論的內電離機器來說，首先我們不需要在裝有這些機器的容具周圍產生用於自衛和幹擾他人的強大的電磁場。這就是使得核反應堆已經成為了不是必須的條件。
第二，至於極高伏特的電壓，也不是一定要由核反應堆來產生。如我在2019年就在博客裏轉載的網絡視頻中演示的那樣【[4]】，業餘愛好者在自己家裏用最簡陋的變壓器連接在一起都能產生百萬伏特的超高電壓【[5]】。
第三，盡管產生超高電壓並非一件高難的挑戰，產生並維持可以電離具有一定分量的空氣的超高電壓卻需要消耗相當的能量，如果我們使用一般的普通電池來完成這一任務的話，那麽即便是電池的功率足夠大也可能會麵臨電池無法維持很長時間的挑戰。我們可以通過不同的途徑來解決這一問題。首先，之前在有關電離式飛碟的討論中提到的便攜式核反應堆仍可用來解決這一挑戰，比如我們可以在巨型輪船上攜帶便攜式反應堆，有些航空母艦上就已經帶有反應堆。其次，對於行走在軌道上的火車來說，其供電可以由多種途徑實現，因此也不是問題。另外，還有一個更更為重要的也將是未來的內電離發動機的供電都將具有的設施，那就是讓內電離所發的電反過來給電池充電，就如同傳統汽車給車上的電池充電一樣。當然，這需要一定的技術突破，一旦這種技術成熟了，即便使用非核的電池，我們也不需要擔心可持續性供電的問題。隻要電離的溫度足夠高，燃燒室的絕熱足夠好，那麽空氣燃燒產生的能量就可以遠高於電池電離消耗的能量，從而達到為電池充電的目的。因此這裏不存在能量不守恒的問題。如果將高溫電離後經過了膨脹而降溫的氣體經過祛氮氧化物的處理後產生的氮氣與氧氣的混合氣體循環使用，更可減少對於電池電能的消耗。當然，假如祛氮氧化物的效率小於100%的話，那麽經過幾次循環之後，就需要排除一部分到空氣中並吸入新鮮空氣。從原理上來說，突破這種技術應該不是很大的問題，至少不會象讓核聚變的輸出能量高於輸入能量那麽艱難。由於目前人類還未掌握可逆核反應，所以，隻能對非核的電池進行充電。
3. 應用背景
內電離非噴氣動力機器的應用範圍要遠比2019年5月以來我所設計的內外電離飛碟動力係統以及內電離噴氣發動機的應用範圍廣的多。它主要可以分為兩大類，第一類是運輸載具的動力，第二類是一般能源。具體地說第一類就是包括輪船火車飛機汽車在內的各種載具的發動機，而第二類就是發電站。
3.1. 內電離發動機
與現有的運輸載具發動機相比，作為載具的內電離發動機最大的優勢當然是不需要攜帶燃油或大量笨重的電池，從而也不需要過多地擔心如何在途中加油或充電的問題。
前麵提到，作為內電離的發動機，從原則上來說，我們並不一定需要有核反應堆作為進行電離的電源。但是，考慮到作為長途運行的載具上的電池，在提供百萬伏特以上的電壓之後的持續供電本身也是一種特殊的挑戰，在還沒有突破用電離燃燒的空氣給作為電源的電池充電的技術之前，我們仍可采用便攜式的核反應堆來作為進行電離的電源。
這就決定了最先使用內電離發動機的很可能是輪船，尤其是大型輪船，特別是已經裝有便攜式核反應堆的航空母艦。另外，現有的很多大型輪船已經開始使用氨作為燃料，因而已經具備了處理氨燃燒後產生的氮氧化物的能力，它們將是第一批采用內電離發動機的最佳船隻。當然，潛艇不宜用內電離發動機，那是因為它們沒有空氣來源。
除了輪船之外，火車則是另一個可能會最先采用內電離發動機的運輸載具。火車甚至可能比輪船更先采用內電離發動機，那是因為火車根本不需要由便攜式核反應堆來提供超高壓。火車的電離電壓完全可以來自沿途的輸電線或者鐵軌。當然，與現有的電力火車不同，使用內電離的火車的主要動力將來自空氣電離和燃燒後產生的熱能，從而可以節省來自電網的電能。另外，火車頭龐大的體積也便於在其中裝置處理氮氧化物的設備。
在輪船核火車之外，大型飛機則是另一個可能較早使用內電離發動機的選項。在飛機上裝便攜式核反應堆當然是一件很不可行的事；但考慮到現有的大型飛機的很大一部分載重量是用於裝載汽油，在不需要再裝罐汽油的前提下，我們完全可以裝載其重量隻占原有的汽油重量的很小一部分的非核電池來作為電離電源並裝載用於處理氮氧化物的設備。
很顯然，噴氣式飛機是不宜使用內電離非噴氣發動機的。因此，當內電離發動機走向市場後，我們會重新看到很多螺旋槳飛機又出現在民用航空中。其實，現有的噴氣民航機大多數都是在亞音速區（大概0.8馬赫左右）飛行，而螺旋槳飛機完全可以達到這個速度範圍。
汽車不宜裝便攜式的核反應堆。這到不僅因為它們體積相對較小，而是因為它們遍布世界各地，帶著核反應堆到處跑顯然不安全。但是，汽車並不需要用核反應堆做電源，這是因為汽車在沿途上可以找到充電服務。當然，汽車上是否能使用內電離發動機還取決於處理氮氧化物的設備的體積。如果所需的處理氮氧化物的設備過大，那麽汽車就不宜裝內電離發動機。
3.2. 內電離發電站
與內電離發動機相比，對於內電離發電機來說，空氣在電離帶來的高溫條件下進行燃燒所產生的能量與電離直接產生的能量之間的差額就更加重要了。這是因為發動機的主要功能是產生推力，而電離產生的溫度高於傳統碳燃料產生的溫度因而能產生更大的推力，這本身就已經是一大優勢。為了獲取這一優勢，哪怕用100%的外來電力提供能源都是值得的，這也就是為什麽可以采用不可逆的核反應堆作為電離電壓的來源的原因之一。至於用空氣燃燒產生的能量為非核電池充電那是一個附加的好處，因此在內電離發動機的發展上可以放在第二階段來完成。
但是，對於內電離發電機來說，空氣在電離過程中出現的高溫下進行燃燒產生的能量才是發電機的目標功能。所以，如同核聚變人造太陽的技術挑戰是輸出能量要高於輸入能量一樣，內電離發電機的第一技術突破就是要控製密閉的電離燃燒室內的高溫空氣在經過膨脹減壓以及氮氧化物的還原處理之後的循環使用以及新鮮空氣的流入的流量的控製，使得空氣在高溫下燃燒產生的能量可以遠超出電離所消耗的能量---這將是內電離發電能夠成功的第一步。當這一步突破之後，燃燒產生的能量就可以反過來為電離電池充電。
當電離發電站可以產生正能量輸出後，我們可以看一下內電離發電的一些潛在好處：
1）與至少目前來說仍是可望而不可即的核聚變人造太陽相比，內電離發電站不但可以在短期內建成，而且在世界各地建造內電離發電站就相當於在世界各地安裝了沒有雷聲的造“雷”裝置。據說當年特斯拉很想造“雷”，卻沒成功（估計是沒有找到耐合適的材料，畢竟那是一百來年前的事）。另外，盡管海水在理論上來說是取之不盡的，但用於核聚變人造太陽的氘卻隻占其中極少一部分，而全部的空氣則基本都是可電離的對象，加之自然界中的閃電造成的空氣電離溫度可以高度5萬度，因此可以預期內電離發電的綜合發電效率肯定不會低於需要巨大輸入能量卻又難以控製的所謂的人造太陽。
2）更重要的是，核聚變的所謂的無汙染的產物是既因其重量太輕而難以收集又因其惰性而難以進行分解處理的氦氣以及具有威脅性且難以收集的氫氣；而內電離產生的氮氧化物經過處理後就是作為大氣原有的基本成分的氮氣和氧氣，可以做到充分的循環使用，既不會大量消耗寶貴的水資源，也不會消耗寶貴的大氣資源。
3）與現有的核電站，水電站，碳排放電站，光電風電地熱電站相比，內電離發電的成本都會更低，環境汙染也更低。
4）內電離發電的推廣，將使人類徹底告別煤和油氣發電的曆史，反核人士的非核家園的夢想也可以得到實現。
討論
比起很多人（尤其是物理學界人士）夢想中的人造太陽來，我相信內電離發電要容易實現得多。隻要人們能夠接受本文所闡述的內電離的概念且很快動手設計製造，我估計今年底有可能會出現第一座內電離發電站。一旦內電離發電站獲得成功，那麽投資方就會大概率地與核聚變人造太陽說拜拜。
幾百年前，當最初的工業革命剛開始時，沒人想到在大氣中屬於微量氣體的二氧化碳有一天會成為要在世界範圍內進行控製其排放量的對象；同樣，今天被認為是地球大氣中極微量氣體的氦氣一旦成為大規模工業生產的產物之後，很難預料今後它們會對地球的自然環境造成什麽樣的危害。氦氣這種作為我們的四維宇宙中第二多的氣體，是一種不易消除的存在。與二氧化碳相比，氦氣不但因為很輕而難以收集，而且由於它是惰性氣體而很難被分解掉；正是由於這兩種原因，在地球的大自然中並不存在象分解二氧化碳的光合作用那樣的分解氦氣的自然過程。因此，假如幾十年後人類發現因為科學界對於他們自己的榮耀的執迷而造成了大氣中的氦氣汙染的話，那麽恐怕就不會象今天的減少碳排放那麽容易解決了。
本博客有關電離驅動的思路始自2019年的人造飛碟的設計。當初我知道那是上帝給我的一個啟示。後來曾因為美國東北太平洋國家實驗室的網名為Atom Team的博士後（那是她公開的身份，而我隱隱間感到她更像外星人）在academia.edu給我的評論而產生過用電離空氣產生動力這個概念對人類來說是否真為福祉的動搖。但是，感謝上帝的不斷帶領讓我看到當初對於電離式飛碟的設計不僅可以幫助人們更好地理解空中UFO的一種飛行機製從而幫助人們實際設計製造比傳統飛行器具有優勢的飛碟，而且更是一個將會對人類未來的動力和能源產生潛在的重大影響的進程的開端。一切榮耀歸於上帝。
【[1]】（2024）內電離飛碟
【[2]】（2024）內電離噴氣發動機
【[3]】 李船長（2024）【YouTube】“巨輪遠航前，油箱為什麼不能加滿？ 是擔心偷油還是怕花錢？”URL：https://www.youtube.com/watch?v=o7iEbH9nDew&t=2m
【[4]】（2019）如何產生百萬伏電壓的精彩視頻
[[5]] Krantz, Mattias (Jan 22, 2023). “1 MILLION VOLT piano sounds UNREAL (I GOT SHOCKED)”. url: https://www.youtube.com/watch?v=Q8WXvDLofL8
