发布日期:2016-08-24    浏览次数:280
最具发展潜力的清洁能源——氢气

 

氢气是世界上已知的密度最小的气体,在0 ℃、一个标准大气压下氢气的密度为0.0899 g/L。所以我们说它轻若鸿毛,为什么又说它重若泰山呢?且看下文。

 

 

最早把氢气收集起来,并对它的性质仔细加以研究的是卡文迪许(H.Cavendish,1731-1810)。1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了一篇研究报告《人造空气实验》讲了他用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸等酸作用制得“易燃空气”(即氢气),他还发现氢气与空气混合后点燃会发生爆炸;又发现氢气与氧气化合生成水。拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743—1794)根据这一性质命名为 “hydrogen”(“生成水的物质”之意)。19 世纪50 年代英国医生合信(B.Hobson,1816-1873)编写《博物新编》时,把“hydrogen”翻译为“轻气”,意为最轻气体。

 

 

正是因为氢气的密度很小,所以它可作为气球的填充气体。但是由于氢气具有可燃性,所以安全性不高。那么会有什么安全隐患呢?我们可以做一个实验:取一个底部钻有小孔的纸杯(或塑料杯等),用纸团堵住小孔,用向下排空气法或排水法收集满氢气,把发生装置移开,取下纸团,用燃着的木条在小孔处引燃氢气,刚点燃时氢气在小孔处燃烧,过一会儿突然听到“砰”的一声响,纸杯被高高炸起。实验测定,氢气在空气中的体积浓度在4.0%-75.6%时,遇明火、日光或火花会爆炸,近年来关于氢气球爆炸致人员伤亡的新闻在互联网上频频出现。比较安全的“氢气球”常用氮气或氦气做填充气。

不过,你也不要害怕氢气,纯净的氢气燃烧时是十分“温顺”的。在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气,可以观察到氢气安静地燃烧,产生淡蓝色的火焰(氢气在玻璃导管口燃烧时,火焰常略带黄色),用烧杯罩在火焰的上方时,烧杯壁上出现小液滴,氢气与氧气反应会生成了水并放出大量的热。我们在点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度:用排水法收集一试管氢气样品,用拇指堵住,靠近火焰,移开拇指点火,若听到尖锐的爆鸣声,说明氢气不纯;若只有“扑”的一声才表明氢气纯净。

 

 

氢气燃烧的产物只有水,对环境不产生任何污染。而且热值高,热值高居各种常见燃料之冠,每千克氢气燃烧后放出的热量约为汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍,所以氢气是最理想的清洁能源。但是,由于氢气易气化、着火、爆炸,因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,现世界各国对以氢气为新型能源的研究颇为重视。

 

 

除此之外,氢气也是最重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。