氢的知识 有关氢气的知识

今天小编来为大家解答氢的小知识这个问题,有关氢气的知识很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

氢气安全小知识

1.怎么做氢气才安全

上面的方法都不很妥。

用硫酸和活泼金属制氢气,成本很高。。而且也不适合在家里大量制取氢气.

电解成本就更大了,虽然水可以说是不花钱的,但是耗电量很大,也不现实。。氯碱工业上的确是用电解法。但他的产物都得到了充分利用,综合效率仍然可观。而你是只须氢气,其它的产物,可以说都是废物,对你没用。

市上制氢气球的小商贩,的制氢法很廉价,也很简单。。就是用烧碱和铝反应制取氢气。工业烧碱很便宜,铝也很便宜。

你只须把铝和烧碱混合装入反应容器,加入一杯水就可以有氢气产生了.

理论上,一公斤的烧碱可以和675克的铝反应,得到标准状况下840升的氢气,合75克的氢气.

这个方法应该是最简单,比较便宜的制氢法。。希望你能采纳。

(注意:氢气是易燃易爆物品,得注意安全)

2.【下列对有关主题知识的归纳完全正确的一组是()A.安全常识:加

A、加油站附近空气中含有汽油分子,如果有烟火会导致爆炸;酒精灯内有酒精蒸气,用嘴吹灭时,会把火吹入灯内,引起灯内酒精与空气的混合气体爆炸,故A错误;B、液态氢燃烧放出的热量多,是同体积气体中最氢的气体,经常用于火箭发射的燃料;液态氮气化时吸收大量的热,使周围温度降低,常用于制冷剂,可在医疗手术中用作制冷剂,故B正确;C、铜是金属晶体,是由金属阳离子和自由电子构成的;氧气的晶体属于分子晶体,是由分子构成的,故C错误;D、人体缺碘会导致甲状腺疾病,缺钙会导致骨质疏松,缺铁会导致贫血,故D错误;故选B.。

3.怎样使用氢气安全

必须在现场(室内)使用气瓶,其数量不得超过5瓶,并应符合下列要求:

室内必须通风良好,保证空气中氢气最高含量不超过1%(体积比)下同。建筑物顶部或外墙的上部设气窗(楼)或排气孔。排气孔应朝向安全地带,室内换气次数每小时不得小于三次,事故通风每小时换气次数不得小于七次。

氢气瓶与盛有易燃、易爆、可燃物质及氧化性气体的容器和气瓶的间距不应小于8米。

与明火或普通电气设备的间距不应小于10米。

与空调装置、空气压缩机和通风设备等吸风口的间距不应小于20米。

与其他可燃性气体贮存地点的间距不应小于20米。

设有固定气瓶的支架。

多层建筑内使用气瓶,除生产特殊需要外,一般宜布置在顶层靠外墙处。

使用气瓶,禁止敲击、碰撞;不得靠近热源;夏季应防止曝晒。

必须使用专用的减压器,开启时,操作者应站在阀口的侧后方,动作要轻缓。

阀门或减压器泄漏时,不得继续使用;阀门损坏时,严禁在瓶内有压力的情况下更换阀门。

瓶内气体严禁用尽,应保留0.5公斤力/厘米——2公斤力/厘米以上的余压。

4.【关于火灾的小常识】

火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害.在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一.人类能够对火进行利用和控制,是文明进步的一个重要标志.所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的,人们在用火的同时,不断总结火灾发生的规律,尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害.在人类发展的历史长河中,火,燃尽了茹毛饮血的历史;火,点燃了现代社会的辉煌.正如传说中所说的那样,火是具备双重性格的“神”.火给人类带来文明进步、光明和温暖.但是,有时它是人类的朋友,有时是人类的敌人.失去控制的火,就会给人类造成灾难.对于火灾,在我国古代,人们就总结出“防为上,救次之,戒为下”的经老城区火灾现场验.随着社会的不断发展,在社会财富日益增多的同时,导致发生火灾的危险性也在增多,火灾的危害性也越来越大.据统计,我国 70年代火灾年平均损失不到 2.5亿元,80年代火灾年平均损失不到 3.2亿元.进入 90年代,特别是1993年以来,火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元,年均死亡 2000多人.实践证明,随着社会和经济的发展,消防工作的重要性就越来越突出.“预防火灾和减少火灾的危害”是对消防立法意义的总体概括,包括了两层含义:一是做好预防火灾的各项工作,防止发生火灾;二是火灾绝对不发生是不可能的,而一旦发生火灾,就应当及时、有效地进行扑救,减少火灾的危害.《火灾分类》(GB/T 4968-2008 2008年11月4日发布 2009年5月1日实施)火灾根据可燃物的类型和燃烧特性,分为A、B、C、D、E、F六类.A类火灾:指固体物质火灾.这种物质通常具有有机物质性质,一般在燃烧时能产生灼热的余烬.如木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾.B类火灾:指液体或可熔化的固体物质火灾.如煤油、柴油、原油,甲醇、乙醇、沥青、石蜡等火灾.C类火灾:指气体火灾.如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气等火灾.D类火灾:指金属火灾.如钾、钠、镁、铝镁合金等火灾.E类火灾:带电火灾.物体带电燃烧的火灾.F类火灾:烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾.扑救措施扑救A类火灾可选择水型灭火器、泡沫灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器,卤代烷灭火器.扑救B类火灾可选择泡沫灭火器(化学泡沫灭火器只限于扑灭非极性溶剂)、干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器.扑救C类火灾可选择干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器等.扑救D类火灾可选择粉状石墨灭火器、专用干粉灭火器,也可用干砂或铸铁屑末代替.扑救带电火灾可选择干粉灭火器、卤代烷灭火器、二氧化碳灭火器等.带电火灾包括家用电器、电子元件、电气设备(计算机、复印机、打印机、传真机、发电机、电动机、变压器等)以及电线电缆等燃烧时仍带电的火灾,而顶挂、壁挂的日常照明灯具及起火后可自行切断电源的设备所发生的火灾则不应列入带电火灾范围.扑救F类火灾可选择干粉灭火器.火灾等级根据2007年6月26日,公安部下发的《关于调整火灾等级标准的通知》.新的火灾等级标准由原来的特大火灾、重大火灾、一般火灾三个等级调整为特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般火灾四个等级.①特别重大火灾,指造成30人以上死亡,或者100人以上重伤,或者1亿元以上直接财产损失的火灾;②重大火灾,指造成10人以上30人以下死亡,或者50人以上100人以下重伤,或者5000万元以上1亿元以下直接财产损失的火灾;③较大火灾,指造成3人以上10人以下死亡,或者10人以上50人以下重伤,或者1000万元以上5000万元以下直接财产损失的火灾;④一般火灾,指造成3人以下死亡,或者10人以下重伤,或者1000万元以下直接财产损失的火灾.(注:“以上”包括本数,“以下”不包括本数.)。

5.氢气使用安全注意事项有哪些

氢气使用安全注意事项有:(1)氢气的生产、使用以及贮运应符合《危险化学品安全管理条例》和《特种设备安全监察条例》的相关规定。

(1)氢气为无色、无味、易燃易爆气体。氢气中含氯气、氧气、一氧化碳以及空气等混合物有爆炸危险。

由于氢气着火点低,爆炸能高,因此在生产、使用和贮运时要严加注意。以下为这些混合物的爆炸限:1)氢气和氯气1: 1(体积分数)混合时,在光照下即可爆炸。

2)氢气和氧气混合物的爆炸限为氧气中含氢气的体积分数为 4%~95%03)氢气和一氧化碳混合物的爆炸限为一氧化碳中含氢气的体积分数为13。5%~49%。

4)氢气和空气混合物的爆炸限为空气中含氢气的体积分数为 45%~75%。(2)氢气在室内积聚,当含量达到爆炸限时有发生爆炸的危险。

在氢气氛中,人有被窒息的危险。因此在氢气有可能泄漏或氢气含量有可能增加的地方应设置通风装置,必要时应设置氢气报警仪,对氢气含量进行监测。

(3)检修或处理氢气管道、设备、气瓶等之前,必须先用氮气将氢气含量置换到(或用其他方法)符合动火规定后才能开始工作。(4)氢气从气瓶嘴泄漏或快速排放时有着火的危险,因此瓶装氢气出厂时,应保证瓶嘴和瓶阀无泄漏并旋紧瓶帽;在使用瓶装氢气时,应缓慢开启瓶阀。

6.小学生消防安全小知识

一、发现火灾第一时间该怎么办?

发现着火要大声呼喊,或敲打面盆、铝锅等能发出响声的东西,召唤更多的人参与灭火,并迅速拨打电话“119”向消防部门报警。拨打“119”时要注意以下细节:

1、“119”火警电话(最好用固定电话),要沉着镇静,听见拨号音后,再拨119号码。

2、电话接通后,应清楚地讲清着火的地址(包括路名、街道、巷名、门牌号)。

3、尽可能讲清是什么物质着火及火灾的范围,以及被困人数。

4、冷静地回答“ll9”总机台通信人员的提问。

5、电话挂断后,应派人在路口迎接消防车。

二、灭火三要素

1、顺风灭火,以防被火烧伤。

2、根部灭火,效果最彻底。

3、距离根部2——3米处灭火,最佳距离。灭火器的有效距离只有4.5米。

三、手提式干粉灭火器的使用方法

1、把灭火器放在地上,左手扶瓶颈,用右手食指勾住安全销,轻轻一拉。左手不可以用力握把手。

2、拿起钢瓶,左手托住瓶底,右手用力挤压把手。

3、灭火时钢瓶应向下倾斜45度。

4、钢瓶压力表指针指向红***域,说明灭火器失效,指向黄色、绿***域的可以正常使用。

四、水不能扑救哪些物质火灾?

1、碱金属不能用水扑救。因为水与碱金属(如金属钾、钠)作用后能使水分解而生成氢气和放出大量热,容易引起爆炸。

2、碳化碱余属、氢化碱会属不能用水扑救、如碳化钾、碳化钠、碳化铝和碳化钙以及氢化钾、氯化镁遇水能发生化学反应,放出大量热,可能引起着火和爆炸。

3、轻于水的和不溶于水的易燃液体,原则上不町用水扑救。

4、熔化的铁水、钢水不能用水扑救。因铁水、钢水温度约在1600℃,水蒸气在1000℃以上时能分解出氢和氧,有引起爆炸危险。

5、三酸(硫酸、硝酸、盐酸)不能用强大水流扑救,必要时,可用喷雾水流扑救。

6、高压电气装置火灾,在没有良好接地设备或没有切断电流的情况下,一般不能用水扑救。

五、火灾发生时应遵循的“三救”原则

1、防烟。用湿毛巾3——8层捂住口鼻(只能防3——5分钟),没有条件可以在衣服上洒上小便进行防烟。

2、把握方向逃生。发生火灾时,利用烟气不浓或大火尚未烧着的楼梯,疏散通道、敞开式楼梯逃生是最理想的选择。但是在伸手不见五指或环境不熟悉的情况下,赶紧从地上爬着找墙,顺墙来找门(顺、逆时针方向均可),从门逃生。

3、借助工具逃生,三层以下的火灾应及时利用绳子(或把窗市、床单撕扯成较粗的长条结成的长带子),将其牢牢系在自来水管或暖气管等能负载体重的物体上,另一端从窗口下垂至地面或较低楼层的阳台上,然后沿绳子下滑,逃离火场。4——6层发生的火灾可以借助用消防栓来逃生。

六、火灾逃生“七十二字口诀”具体内容

熟悉环境,出口易找;发现火情,报警要早;保持镇定,有序外逃;简易防护,匍匐弯腰;慎入电梯,改走楼道;缓降逃生,不等不靠;火已及身,切勿惊跑;被困室内,固守为妙;逃离险地,不贪不闹。

有关氢气的知识

比容(21.1℃,101.325kPa): 11.9674m3/kg 1.0m3液氢气化后可得到处788 m3的气氢压缩系数:温度℃压缩系数 101.325 kPa 1013.25 kPa 10132.5 kPa 50662.5 kPa 25 50 1.001 1.000 1.006 1.006 1.0613 1.0579 1.3244 1.3014临界温度:-239.9℃临界压力: 1297kPa临界密度: 31.0kg/m3熔化热(13.8K): 58.16kJ/kg汽化热(18K): 457.80 kJ/kg比热容:(101.33kPa,273.15K): Cp=14190J/(kg·K) Cv=10080J/(kg·K)比热比:(26.8℃,101.325kPa): Cp/Cv=1.405蒸气压(16K): 21kPa(24K): 260kPa(32K): 1100kPa粘度(101.325kPa,25℃): 0.00886mPa·s表面张力(液一气介面,-258℃): 2.80mN/m导热系数(100kPa,270K): 0.16705W/(m·K)折射率(20.33K,100kPa,液体,4047Å): n=1.11262(20℃,101.325kPa,气体): n=1.0001297在空气中可燃范围(20℃,101.325kPa): 4.0~74.5%在空气中最低燃点(101.325kPa): 570℃在空气中当量燃烧时火焰温度: 1430℃在空气中当量燃烧时最大火焰速度: 2.65m/s在氧气中可燃范围(20℃,101.325kPa): 4%~94%在氧气中最低自燃点(101.325kPa): 560℃在氧气中当量燃烧时火焰温度: 2830℃在氧气中当量燃烧时最大火焰速度: 14.36m/s在氧气中当量燃烧时燃烧热: 12761 J/m3(高) 11506 J/m3(低)毒性级别: 0易燃性级别(液氢): 4易爆性级别(液氢): 0火灾危险度:极大氢是在已知气体中最轻的气体。氢在常温常压下是无色无臭无味的可燃性气体。它除因缺氧而引起窒息外,还没有发现毒性。氢与空气、氧、卤素的亲和力强。氢气在空气和氧气中有很宽的可燃范围。氢气的燃点较高,但其点火能很小,所能很容易着火,在微小的静电火花下也容易着火。这是一个具有特殊意义的性质。当它接触明火或遇热时就可燃烧,而且发出几乎看不见的火眼。氢气又是一种高能燃料,当与空气或其它氧化剂结合着火时,以放热或爆炸的方式释放出大量的能量,其反应的猛烈程度取决于燃烧的条件。氢与卤素气体的混合物在日光下也能发生爆炸。氢与一氧化二氮的混合物的爆炸范围为5.2%~80%,与一氧化氮混合物的爆炸范围为13.5%~49%。氢气的这一易燃易爆性是极其危险可怕的特性。氢又是很容易扩散和浸透的气体,它非常容易泄露,而且好象留在天花板等高处。低温氢气与常温氢气密度不同,当它从液态氢开始蒸发时比空气重,沉积在地面上,等升温后才开始扩散。冷氢气遇到潮湿空气时能形成浓雾,并由此可看出它扩散的迹象。但在可见到的浓雾外围仍能形成爆炸性混合物。如果氢气云在最初闪速蒸发时着火,就会产生火球。氢的还原性很强,在高温与金属氧化物、金属氯化物反应游离出金属,所以它一般没有腐蚀性。在白金等催化剂的作用下与有机化合物作用还原醛等不饱和烃。 C2H2+H2→ C2H4 C2H4+H2→ C2H6 CH3CHO+H2→ CH3CH2OH CH3COOC2H5+2H2→ 2CH3CH2OH CH3COOCH3+H2→ CH3CH—CH3 OH氢又能浸入金属的晶格之间使晶格膨胀或变形,造成金属材料的脆化。钢材在高温下产生如下脱碳反应而受氢的侵蚀。 Fe3C+2H2→ CH4+3Fe氢气能被过渡金属可逆性地吸附或吸收而生成不定量的金属氢化物。被吸收的氢气的量在Pd、Pt、Ni、Ti、Fe等中较多,对Pd来说,它能吸收其体积800倍的氢气。氢微溶于水,在20℃时吸收系数α为0.0182。 5、毒性氢气本身无毒,吸入后仍以原形排出。它是一种窒息剂,但是在实际工作中因氢气窒息而死亡的例子很少,然而,因氢气引起的火灾和爆炸事故却不断地发生。因此对氢气的易燃易爆性应引起足够地重视。氢气一般充装在高压钢瓶或液化后装在低温容器中。所以除了高压氢气的泄露起火或爆炸的危险之外,还有被液氢冷烧伤的危险。 6、安全防护进行接触液氢的工作时要穿戴护目镜、防护鞋袜、干净结实的手套、抗静电工作服等防护用品。气体氢要用高压钢瓶贮装,液氢要用绝缘的容器或槽车贮运。搬运容器时要严防容器碰损。容器要存放在通风良好,阴凉干燥又能耐火的专门建筑物或室外。存放地点要远离氧和氯的贮存容器,炸药、毒物、放射形材料、过氧化有机物以及其它可燃材料。要避免阳光直射,温度要保持40℃以下。密闭的存放容器室,其高低点处应保持足够的通风以防氢气停留。存放区内严禁烟火。可能的电火源有:燃着的香烟或烟叶、明火焰和点火花、焊接和切割时所产生的火花和熔化金属、温度高于540℃的热表面或材料、材料冲击时所产生的火花、静电排除时所产生的电火花、带有电火花接触的正常电气设备(包括内燃机)等。氢气系统的设备管道要严格密封,严防泄露或喷出。可以用肥皂液等表面活性材料探漏,但决不能用明火来探漏。氢气有可能泄露和停留的地方要设置检测和报警装置。氢是强还原剂,在正常条件下无腐蚀性。在室温可以用碳钢、不锈钢、铜、铜合金、铝和铝合金等通用金属材料。在高温高压下,碳钢和低合金钢受氢气侵蚀,产生氢脆现象。低温下可以用奥氐体不锈钢、铝、铝合金等耐低温材料。可以用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合体和氟化橡胶。氢气的火灾具有与一般火灾及其它气体火灾不同的独特特性。所以,如果对氢气这些特征不了解,则可能因处置方法不当而促成更大的灾害。氢气火灾的特点有:(1)通常是因氢气泄露或喷出空气中引起燃烧。(2)跑出开放空间的氢气直接在大气中扩散,但是跑入封闭空间的氢气,如果不着火,则回组成爆炸范围内的混合气,停留在空间的上部。(3)氢气的火焰用肉眼看不见。(4)在密闭空间,浓度处在爆炸范围内的混合气着火时,就可产生爆炸,而且它还可能使近处的可燃物着火,蔓延火灾。(5)氢气的着火能很小,所以氢气的着火源除了明火之外还有电火花、静电放电、撞击火花等微小的火源。甚至从容积中喷出也能着火。(6)当从容器中泄露的氢气着火时,容器本身受热,或因外部火灾而容器受热,从而可能引起容器破裂或爆炸,造成二次火灾。(7)喷出氢气的火灾,其火焰长度L和宽度W取决于喷出压力P及喷出口直径D。它们之间有如下近似关系。 L/D=222.8P0.384 W/D=27.60P0.451 L、W、D的单位为m,P的单位为kg/cm2(绝对)。按这个式子推算从充气压力为150 kg/cm2,阀门口径为4mm的钢瓶中喷出着火的氢气火焰的大小为L=6.1m,W=1.05m。液氢火灾的特点为:(1)燃料火焰用肉眼看不见。(2)根据紫外线画像装置观察,火焰的大小比汽油的火焰稍微大一些。(3)火焰的温度和辐射热也比汽油大一些。(4)液面下降的速度非常快。,是汽油的约7倍。(5)液氢中容易混入空气,混入空气的液氢燃烧非常激烈,其火焰的大小增大2倍以上,辐射热也大3倍以上。扑灭氢火焰最有效的方法是切断气源。可以用粉末灭火剂、雾状水、二氧化碳、1211灭火剂、1301灭火剂等。灭火时要有一个安全的距离,而且要站在上风方向。火场中的气体容器要浇水冷却以防止升温爆炸。液氢火灾的灭火非常困难,即使在很小的液面上找着的火也是用一般的灭火器无法熄灭的,需要用特殊的灭火设备。氢气因其分子量小,非常容易泄露。泄露常发生在阀门和容器的连接部、阀门的填料盖、安全阀、调节器、调节器接口、气体软管和管道的连接部等。氢气泄露时,首先要切断所有的火源,然后堵漏、排风。废氢气可排到大气中。液氢也因其分子小,粘度很小,所以能从非常小的孔和缝隙中泄露。液氢的泄露尽管其量小,但是当它气化后就变成数百倍液体容积的气体,所以对它应高度重视。当液氢泄露时,首先要关闭阀门等以切断泄露源,然后用惰性气体来稀释氢气浓度使其在爆炸界限以下。

有关氢能的知识

氢能

开放分类:氢能

什么是氢能

氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。它是一种极为优越的新能源,其主要优点有:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源,演义了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。

前景

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氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源。水是氢的大“仓库”,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。氢的燃烧效率非常高,只要在汽油中加入4%的氢气,就可使内燃机节油40%。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。美国政府已明确提出氢计划,宣布今后4年政府将拨款17亿美元支持氢能开发。美国计划到2040年美国每天将减少使用1100万桶石油,这个数字正是现在美国每天的石油进口量。

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氢能【hydrogen energy】通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得,因此是二次能源。工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。氢能具有以下主要优点:燃烧热值高,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水,是世界上最干净的能源。资源丰富,氢气可以由水制取,而水是地球上最为丰富的资源。目前,氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。

氢能的开发与利用

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氢能利用各方面

氢能利用方面很多,有的已经实现,有的人们正在努力追求。为了达到清洁新能源的目标,氢的利用将充满人类生活的方方面面,我们不妨从古到今,把氢能的主要用途简要叙述一下。

依靠氢能可上天

古代,秦始皇统一中国,他想长生不老,曾积极支持炼丹术。其实炼丹术士最早接触的就是氢的金属化合物。无奈多少帝王梦想长生不老,或幻想遨游太空,都受当时的科学技术水平所限,真是登天无梯。到后来,1869年俄国著名学者门捷列夫整理出化学元素周期表,他把氢元素放在周期表的首位,此后从氢出发,寻找与氢元素之间的关系,为众多的元素打下了基础,人们则氢的研究和利用也就更科学化了。至1928年,德国齐柏林公司利用氢的巨大浮力,制造了世界上第一艘“LZ—127齐柏林”号飞艇,首次把人们从德国运送到南美洲,实现了空中飞渡大西洋的航程。大约经过了十年的运行,航程16万多公里,使1.3万人领受了上天的滋味,这是氢气的奇迹。

然而,更先进的是本世纪50年代,美国利用液氢作超音速和亚音速飞机的燃料,使B57双引擎辍炸机改装了氢发动机,实现了氢能飞机上天。特别是1957前苏联宇航员加加林乘坐人造地球卫星遨游太空和1963年美国的宇宙飞船上天,紧接着1968年阿波罗号飞船实现了人类首次登上月球的创举。这一切都依靠着氢燃料的功劳。面向科学的21世纪,先进的高速远程氢能飞机和宇航飞船,商业运营的日子已为时不远。过去帝王的梦想将被现代的人们实现。

利用氢能可开车

以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料,已经过日本、美国、德国等许多汽世公司的试验,技术是可行的,目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料,每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦小时,几乎等于汽车燃烧的2.8倍。氢气燃烧不仅热值高,而且火焰传播速度快,点火能量低(容易点着),所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率可高20%。当然,氢的燃烧主要生成物是水,只有极少的氮氧化物,绝对没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。氢能汽车是最清洁的理想交通工具。

氢能汽车的供氢问题,目前将以金属氢化物为贮氢材料,释放氢气所需的热可由发动机冷却水和尾气余热提供。现在有两种氢能汽车,一种是全烧氢汽车,另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变,即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5%左右的汽车,平均热效率可提高15%,节约汽油30%左右。因此,近期多使用掺氢汽车,待氢气可以大量供应后,再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车,其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例,使用200公斤钛铁合金氢化物为燃料箱,代替65升汽油箱,可连续行车130多公里。德国奔驰公司制造的掺氢汽车,可在高速公路上行驶,车上使用的储氢箱也是钛铁合金氢化物。

掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作,能改善整个发动机的燃烧状况。在我国许当城市交通拥挤,汽车发动机多处于部分负荷下运行、采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢(如合成氨生产)未能回收利用,若作为掺氢燃料,其经济效益和环境效益都是可取的。

燃烧氢气能发电

大型电站,无论是水电、火电或核电,都是把发出的电送往电网,由电网输送给用户。但是各种用电户的负荷不同,电网有时是高峰,有时是低谷。为了调节峰荷、电网中常需要启动快和比较灵活的发电站,氢能发电就最适合抢演这个角色。利用氢气和氧气燃烧,组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配以发电机,它不需要复杂的蒸汽锅炉系统,因此结构简单,维修方便,启动迅速,要开即开,欲停即停。在电网低负荷的,还可吸收多余的电来进行电解水,生产氢和氧,以备高峰时发电用。这种调节作用对于用网运行是有利的。另外,氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况,提高电站的发电能力。例如氢氧燃烧组成磁流体发电,利用液氢冷却发电装置,进而提高机组功率等。

更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧(成空气)直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之,也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。70年代以来,日美等国加紧研究各种燃料电池,现已进入商业性开发,日本已建立万千瓦级燃料电池发电站,美国有30多家厂商在开发燃料电池.德、英、法、荷、丹、意和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究,这种新型的发电方式已引起世界的关注。

燃料电池的简单原最巧是将燃料的化学能直接转换为电能,不需要进行燃烧,能源转换效率可达60%—80%,而且污染少,噪声小,装置可大可小,非常灵活。最早,这种发电装置很小,造价很高,主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价,逐步转向地面应用。目前,燃料电池的种类很多,主要有以下几种:

磷酸盐型燃料电池

磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池,工艺流程基本成熟,美国和日本已分别建成4500千瓦及11 000千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作温度为200℃,最大电流密度可达到150毫安/平方厘米,发电效率约45%,燃料以氢、甲醇等为宜,氧化剂用空气,但催化剂为铂系列,目前发电成本尚高,每千瓦小时约40~50美分。

融熔碳酸盐型燃料电池

融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池,其运行温度650℃左右,发电效率约55%,日本三菱公司已建成10千瓦级的发电装置。这种燃料电池的电解质是液态的,由于工作温度高,可以承受一氧化碳的存在,燃料可用氢、一氧化碳、天然气等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于40美分。

固体氧化物型燃料电池

固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池,其操作温度1000℃左右,发电效率可超过60%,目前不少国家在研究,它适于建造大型发电站,美国西屋公司正在进行开发,可望发电成本每千瓦小时低于20美分。

此外,还有几种类型的燃料电池,如碱性燃料电池,运行温度约200℃,发电效率也可高达60%,且不用贵金属作催化剂,瑞典已开发200千瓦的一个装置用于潜艇。美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型,实为离子交换膜燃料电池,它的发电效率高达75%,运行温度低于100℃,但是必需以纯氧作氧化剂。后来,美国又研制一种用于氢能汽车的燃料电池,充一次氢可行300公里,时速可达100公里,这是一种可逆式质子交换膜燃料电池,发电效率最高达80%。

燃料电池理想的燃料是氢气,因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外,特别适合作移动电源和车船的动力,因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。

家庭用氢真方便

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少,氢能利用迟早将进入家庭,首先是发达的大城市,它可以像输送城市煤气一样,通过氢气管道送往千家万户。每个用户则采用金属氢化物贮罐将氢气贮存,然后分别接通厨房灶具、浴室、氢气冰箱、空调机等等,并且在车库内与汽车充氢设备连接。人们的生活靠一条氢能管道,可以代替煤气、暖气甚至电力管线,连汽车的加油站也省掉了。这样清洁方便的氢能系统,将给人们创造舒适的生活环境,减轻许多繁杂事务

作为新能源,其安全性受到人们的普遍关注。从技术方面讲,氢的使用是绝对安全的。氢在空气中的扩散性很强,氢泄漏或燃烧时,可以很快地垂直升到空气中并消失得无影无踪,氢本身没有毒性及放射性,不会对人体产生伤害,也不会产生温室效应。科学家已经做过大量的氢能安全试验,证明氢是安全的燃料。如在汽车着火试验中,分别将装有氢气和天然汽油燃料罐点燃,结果氢气作为燃料的汽车着火后,氢气剧烈燃烧,但火焰总是向上得,对汽车的损坏比较缓慢,车内人员有较长得时间逃生,而天然燃料的汽车着火后,由于天然气比空气重,火焰向汽车四周蔓延,很快包围了汽车,伤及车内人员的安全。

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