1. 氢燃料电池的发展现状
据储能国际峰会获悉,作为真正意义上“零排放”的清洁能源,氢燃料电池在发达国家的应用正在提速。日本将于2015年前建成100座加氢站,已建成13座,欧盟在近期通过了增加燃料电池巴士项目;现代汽车ix35燃料电池车批产型号已于2012年3月下线,并计划2015年起大批量生产。这表明燃料电池已从实验室真正走向产业化,与锂电池相比,它更具有零污染优势。
美国能源部在对外表示,韩国汽车制造商现代汽车、德国汽车制造商奔驰、日本车企日产汽车和丰田汽车已经与该部门达成了协议,将准备推出首轮氢动力汽车。这一公共部门与私人企业合作模式将会把关注的重点放在氢能源基础设施的构建上,且将会把这个命名为H2USA。
韩国现代汽车在蔚山工厂举行了氢燃料电池电动车量产仪式,从本月末起将正式生产途胜ix氢燃料电池电动车。
在欧洲层面上,荷兰、丹麦、瑞典、法国、英国与德国六国已经达成共同开发推广氢能源汽车的协议,各国将一同建设一个欧洲氢气设施网络,并协调能源传输。
英国政府提出,将大力发展氢燃料电池汽车,其计划2030年之前英国氢燃料电池车保有量达到160万辆,并在2050年之前使其市场占有率达到30%-50%。
我国首辆氢燃料电池电动机车历时四年终于研制成功,可以用于工业领域,比如矿山牵引车。另外,08年奥运会期间我国自主研制的20辆氢燃料电池轿车投入运营,为首批获得国家上路许可证的燃料电池汽车,同济大学参与研制。
2010年6月30日,山东东岳集团向全世界宣告,中国自主研发的氯碱用全氟离子膜、燃料电池膜实现国产化。历经8年科研攻关,打破了美国、日本长期对该项技术的垄断。与此同时,“东岳”完成的用于制造燃料电池核心材料磺酸树脂离子膜的年产500吨的生产装置已经建成投产,解决了氢燃料电池生产的重大瓶颈,中国由此成为世界上第二个拥有该项技术和产业化能力的国家。
日本电子零件商罗姆与Aqua Fairy和京都大学联合研发的“高能氢燃料电池”,预定将于明年春季正式上市。这种新型电池是通过氢化钙和水之间发生的化学反应产生电力,一块体积不到3立方厘米的燃料电池可以产生5瓦时的电力。可广泛用于包括智能手机在内的多种电子设备,或是在紧急情况下提供后备电力 供应。
2. 电池、汽油、柴油之外,氢能成为第四大动力源吗
有过半数的Nexo都是采用租赁的方式,因为成本太高。
在过去的几个月里,电动车销量的快速增长已经有据可查,今年以来,零排放车型已经占到英国市场份额的4.7%,明显高于去年同期的1.4%的份额,而且到目前为止,电动汽车已经超过了插电式混合动力汽车。
但是,汽车制造商和贸易商协会(SMMT)公布的这些低排放汽车销售数据,明显少了一个品类:氢燃料电池汽车,或FCEV。这是因为它们的数量非常少,销量甚至达不到0.01%的市场份额。2019年共售出68辆FCEV,这几乎是2018年的两倍。而今年到目前为止,只有19辆。
但是整个行业对氢动力汽车的兴趣正在增加。许多人预测,随着时间的推移,它们将变得与电池电动汽车(BEV)一样重要,就像汽油和柴油长期以来共同存在一样。现代和丰田目前仍然是主要的氢动力汽车研发者,它们是目前在售的氢动力汽车的主流品牌。
现代汽车计划到2030年实现50万辆/年的FCEV产能,包括轿车和商用车。丰田的目标是在2020年代初将全球产量提高到3万个燃料电池堆,并已开始在世界一些地区部署其氢巴士、叉车和重型卡车。
奔驰在德国提供GLCF-Cell,但只以租赁方式提供;?宝马计划从2025年起在其一些大型SUV中推出氢燃料汽车,如X6和X7。
宝马负责研发的董事会成员KlausFr?hlich今年早些时候表示,"我们相信,未来各种替代动力系统将并存,因为没有一个单一的解决方案可以满足全球客户的所有移动需求。
"从长远来看,氢燃料电池技术很有可能成为我们动力系统组合的第四根支柱。我们X家族的高端车型将成为特别合适的候选车型。"
今年夏天,英国政府宣布将投资7350万英镑于10个绿色技术开发项目,其中之一是与積架路虎(JLR)合作的氢燃料电池原型项目。
政府表示。"氢气可以作为一种可行的燃料,在未来整个汽车行业与电池电动汽车一起发挥作用。该项目将有助于推动燃料电池电动汽车设计和制造方面的重大增长和能力,为英国提供知识产权和供应链方面的竞争优势。"
据Autocar此前报道,JLR的宙斯项目旨在今年晚些时候生产一款氢燃料的揽胜。谈到这个项目,JLR工程主管NickRogers表示。"我们真的相信氢气有真正的地位和机会,特别是在大型车辆上。"
尽管取得了这一进展,FCEV显然还没有达到BEV今天的水平。最主要的原因是燃料电池的生产成本仍然明显高于电池的成本。其结果是车辆价格昂贵,比如现代Nexo的价格是69495英镑,这难免让消费者望而却步。燃料添加基础设施也需要关注,目前英国只有不到15个加注点。
其他障碍包括对氢气储存的安全性和氢气制造方式的可持续性的担忧。将水分解成氢气需要大量的电力,因此只有用可再生能源制氢才有意义。
氢气的一个明确的发展路线是在商用车上。由于加注速度更快(几乎相当于汽油和柴油),且续航里程比BEV更长,氢气与商用车的结合比电池电动车更自然。现代-起亚的FCEV研发负责人Sae-HoonKim曾表示。"开发商用车燃料电池技术是推动氢气普及的优先事项"。
目前,一些制造商只把赌注押在氢气商用车上。PSA集团计划在2021年之前推出一款燃料电池货车,其中可能包括沃克斯豪尔版本,但目前还没有氢气汽车的计划。PSA英国老板AlisonJones表示。"目前,我们专注于插电式混合动力和电池解决方案。"
谈到制造商的计划,SMMT首席执行官MikeHawes说。"氢气在未来将占有一席之地。我们已经看到不同的制造商有不同的战略。有些人在说电动。有的在说电动和氢气。当然,对于较重的车辆来说,它将成为主力军。我们已经看到它在一些公交车和大型车辆上的应用。"
根据毕马威的《2020年汽车高管调查》,全球大多数行业高管也认为FCEV将在工业运输领域有所突破。共有84%的参与者预测氢气进展将首先通过比汽车更大的交通工具来实现,比2019年增加了5%。
此外,还发现中国和西欧之间存在地区差异。毕马威表示,虽然只有53%的西欧高管同意工业运输将为FCEV提供平台,但75%的中国高管同意这一未来发展,"这表明中国高管期望FCEV在工业背景下发挥更大作用"。
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3. 氢气是谁发现的
在化学史上,人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氯的化合物而非元素”这两项重大成就,主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许(Cavendish,H.1731-1810)。
18世纪的英国化学家卡文迪许
卡文迪许是一位百万富翁,但他生活十分朴素,用自己的钱在家里建立了一座规模相当大的实验室,一生从事于科学研究。曾有科学史家说:卡文迪许“是具有学问的人中最富的,也是富人当中最有学问的。”他观察事物敏锐,精于实验设计,所做实验的结果都相当准确,而且研究范围很广泛,对于许多化学、力学和电学问题以及地球平均密度等问题的研究,都作出了重要发现。但他笃信燃素说,这使他在化学研究工作中走过一些弯路。他在五十年中只发表过18篇论文,除了一篇是理论性的外,其余全是实验性和观察性的。在他逝世以后,人们才发现他写了大量很有价值的论文稿,没有公开发表。他的这些文稿是科学研究的宝贵文献,后来分别由物理学家麦克斯韦和化学家索普整理出版。
在化学史上,有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验,他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体,想把其中的氮全部氧化掉,产生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期,最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中,后面写道:“空气中的浊气不是单一的物质(氮气),还有一种不与脱燃素空气(氧)化合的浊气,总量不超过全部空气的1/12.一百多年后,1892年,英国剑桥大学的物理学家瑞利(Ragleigh,L.1842-1919)测定氮的密度时,发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克,百思不得其解。化学家莱姆塞(Ramsay,W.1852-1916)认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时,化学教授杜瓦(Dewar,J.1842-1923)向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之迷。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读,瑞利重复了卡文迪许当年的实验,很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验,除去空气中的水汽、碳酸气、氧和氮后,也得到了这种气体,密度比氮气大,用分光镜检查后,肯定这是一种新的元素,取名氩。这样,卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献。1871年,剑桥大学建立了一座物理实验室,以卡文迪许的名字命名,这就是着名的卡文迪许实验室,它在几十年内,一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。
氢的发现和氢的性质的研究
在18世纪末以前,曾经有不少人做过制取氢气的实验,所以实际上很难说是谁发现了氢,即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他的功劳。早在16世纪,瑞士着名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生;17世纪时,比利时着名的医疗化学派学者海尔蒙特(van Helmont,J.B.1579-1644)曾偶然接触过这种气体,但没有把它离析、收集起来。
波义耳虽偶然收集过这种气体,但并未进行研究。他们只知道它可燃,此外就很少了解。1700年,法国药剂师勒梅里(Lemery,N.1645-1715)在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。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。
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、稀盐酸作用制得“易燃空气”(即氢气),并用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来,进行研究。他发现一定量的某种金属分别与足量的各种酸作用,所产生的这种气体的量是固定的,与酸的种类、浓度都无关。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,从而认识到这种气体和其它已知的各种气体都不同。但是,由于他是燃素说的虔诚信徒,按照他的理解:这种气体燃烧起来这么猛烈,一定富含燃素;硫磺燃烧后成为硫酸,那么硫酸中是没有燃素的;而按照燃素说金属也是含燃素的。所以他认为这种气体是从金属中分解出来的,而不是来自酸中。他设想金属在酸中溶解时,“它们所含的燃素便释放出来,形成了这种可燃空气”。他甚至曾一度设想氢气就是燃素,这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万(Kirwan,R.1735-1812)等的赞同。由于把氢气充到膀胱气球中,气球便会徐徐上升,这种现象当时曾被一些燃素学说的信奉者们用来作为他们“论证”燃素具有负重量的根据。但卡文迪许究竟是一位非凡的科学家,后来他弄清楚了气球在空气中所受浮力问题,通过精确研究,证明氢气是有重量的,只是比空气轻很多。他是这样做实验的:先把金属和装有酸的烧瓶称重,然后将金属投入酸中,用排水集气法收集氢气并测体积,再称量反应后烧瓶及内装物的总量。这样他确定了氢气的比重只是空气的9%.但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说,鉴于氢气燃烧后会产生水,于是他们改说氢气是燃素和水的化合物。
水的合成否定了水是元素的错误观念在古希腊:恩培多克勒提出,宇宙间只存在火、气、水、土四种元素,它们组成万物。从那时起直到18世纪70年代,人们一直认为水是一种元素。1781年,普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中,用电火花引爆,发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验,确认这种露滴是纯净的水,表明氢是水的一种成分。这时氧气业已发现,卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验,不仅证明氢和氧化合成水,而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水(发表于1784年)。这些实验结果本已毫无疑义地证明了水是氢和氧的化合物,而不是一种元素,但卡文迪许却和普利斯特里一样,仍坚持认为水是一种元素,氧是失去燃素的水,氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”(氢)的燃烧:
(水+燃素)+ (水-燃素)—→水
易燃空气(氢) 失燃素空气(氧)
1782年,拉瓦锡重复了他们的实验,并用红热的枪筒分解了水蒸汽,才明确提出正确的结论:水不是元素而是氢和氧的化合物,纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年,他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“H-ydrogne”(氢),意思是“产生水的”,并确认它是一种元素。
4. 2032年就要禁燃,英国是否太过激进
自从以电动车为主的新能源车诞生之后,电动化就成为汽车领域最主要未来趋势之一,出于对石油能源的保护,以及环保的名义,近年来,电动车取得了相当的普及,全球许多国家都将电动车作为汽车未来主要的走向,甚至是唯一走向。在这种情形下,一些国家还陆续公布了“禁燃”计划,即在一定条件下,市场上全面禁止销售传统燃油车。
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5. 氢气是如何被发现的
在18世纪末以前,曾经有不少人做过制取氢气的实验,所以实际上很难说是谁发现了氢,即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的英国科学家卡文迪许也认为氢的发现不只是他的功劳。早在16世纪,瑞士着名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生;17世纪时,比利时着名的医疗化学派学者海尔蒙特曾偶然接触过这种气体,但没有把它离析、收集起来。尽管波义耳偶然收集过这种气体,但并未进行研究。他们只知道它可燃,此外就很少了解。1700年,法国药剂师勒梅里在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。
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什。因此,在化学元素发现史上氢气的发现者目前公认的是卡文迪许。
1766年,卡文迪许用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸作用制得一种被他命名为“易燃空气”的气体(实际就是氢气),他用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来,进行研究。他发现这种气体与空气混合后点燃会发生爆炸,与氧气化合后会生成水。不仅如此,卡文迪许还发现该气体不溶于水和碱液,与各种不同类型的酸作用时,所产生的量都是固定的,酸的种类、浓度都影响不了它。这样特殊的性质与其他已知气体都不相同,以此推论这该是一种新的元素。
但是由于卡文迪许是一个虔诚的燃素说信徒,按照他的理解:这种气体燃烧起来这么猛烈,一定富含燃素;硫磺燃烧后成为硫酸,那么硫酸中是没有燃素的;而按照燃素说金属也是含燃素的。所以他错误地认为这种气体是从金属中分解出来的,而不是来自酸中。
由于氢气的密度很小,卡文迪许曾一度把它当成梦寐以求的燃素。这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万等的赞同。其他许多燃素论者也因此而欢欣鼓舞。由于充满氢气的气球在空气中会徐徐上升,这种现象在当时曾被一些燃素学说的信奉者们当成他们论证燃素具有负重量的重要根据。但好景不长,科学态度严谨的卡文迪许通过一系列的实验终于弄清了空气浮力问题,而且证明了氢气是有重量的,只是密度比空气小得多而已,不能作为燃素存在的证明。
1782年,法国化学家拉瓦锡在建立正确的燃烧理论的基础上,用红热的枪筒分解了水蒸气,他明确地提出:水不是元素而是氢和氧的化合物。这个正确的结论纠正了2000多年来把水当作元素的错误概念。此后的1787年,他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“(Hydrogne”(氢),意思是“产生水的”,并确认它是一种元素。
6. 英国政府给了積架路虎一个发展氢燃料电池汽车的“机会”
6月28日,相关外媒消息报道,積架路虎(JaguarLandRover)将成为最新一家加入氢燃料电池技术研发的汽车生产制造商。在此基础上,積架路虎还将按照计划率先推出氢燃料电池SUV概念车。
随着新能源汽车的发展,目前氢燃料汽车已经成为主流车企的研发目标。在此之前,曾有戴姆勒、本田、大众等车企因成本问题选择退出开发氢燃料电池乘用车计划。即便如此,積架路虎在新的发展趋势下选择开始进行氢燃料电池计划。
很多人认为,氢燃料电池汽车的发展并不一定会因为成本问题而停止进行。此次,積架路虎作为主流车企中的一员,在新能源汽车发展的过程中为何选择了氢燃料电池?基于氢燃料汽车目前的发展形势,车企又应如何面对未来该细分市场的发展?
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積架路虎开始进行氢燃料电池研发
近日,有官方文件表示,積架路虎将开始生产氢燃料电池汽车,且第一款产品为SUV车型。对于这一消息,业界很多人感到惊奇,因为目前有越来越多的汽车企业开始选择退出这一细分市场。
从这一方面看,積架路虎进行氢燃料电池研发的压力似乎相对较小。毕竟,英国政府的资金支持将为積架路虎解决主要问题。针对積架路虎的“宙斯计划”,英国政府表示,这将有助于大幅推动燃料电池汽车在设计和制造领域的实力增长,同时为英国在知识产权和供应链方面提供竞争优势。
另外,对于積架路虎而言,发展氢燃料电池并不是自己单打独斗,除了英国政府的资金支持外,其还得到了一系列私营企业的合作。据了解,目前其已与包括德尔塔赛车运动、马雷利汽车系统和英国电池产业化中心等公司达成合作,未来共同发展氢燃料电池汽车。
在汽车行业的各细分市场中,氢燃料电池汽车仍具有很大潜力,这也是多数汽车企业选择进入的重要原因之一。据数据统计显示,截至2019年,全球氢燃料电池汽车保有量达到24132辆,在整个2019年中,全球氢燃料电池汽车销量创下历史新高,达到10409辆,国外销量占比达到72.8%,同比增长约90%。在此基础上,積架路虎也将通过对氢燃料电池的研发进行新能源汽车的发展。
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氢燃料电池汽车发展出现两大极端
虽然目前氢燃料电池汽车保有量不大,且在短期制造中需要投入大量资金,但仍有部分汽车企业看到该市场的发展潜力,进行氢燃料电池的投入研究。作为其中的一个车企,積架路虎无疑处在该行列之中。
据相关市场咨询机构预测,2030年前,氢燃料电池汽车将成为全球汽车市场中增速最快的细分市场。预计到2032年,全球燃料电池汽车销量将达到500万辆,销售额超过2500亿美元。基于这一发展前景,宝马、现代、積架路虎等汽车制造商已经将氢燃料电池汽车技术作为未来重要的研究项目之一。
面对整个氢燃料汽车市场,当下也存在越来越多的企业开始加入撤退状态。在他们看来,氢燃料汽车研发或完全取消,很大层面上取决于氢燃料电池汽车存在较大的缺点,如能量转换、产品推广使用的安全性等问题,且这些问题在短时间内无法完全解决。
对于撤出氢燃料电池研发的汽车企业而言,他们或许更加重视短期研发与投资回报的表现,毕竟,氢燃料汽车需要长期投入,发展此项技术必须从长远出发,考虑企业整体的收益情况。为此,此前戴姆勒才做出放弃在氢燃料电池动力乘用车方面发展的决定。
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7. 求氢的发现史\特性\及所有有关知识
氢的发现史:
氢的存在,早在16世纪就有人注意到了。曾经接触过氢气的也不只一人,但因当时人们把接触到的各种气体都笼统地称作“空气”,因此,氢气并没有引起人们的注意。
直到1766年,英国的物理学家和化学家卡文迪什(Cavendish H,1731—1810)用六种相似的反应制出了氢气。这些反应包括锌、铁、锡分别与盐酸或稀硫酸反应。同年,他在一篇名为“人造空气的实验”的研究报告中谈到此种气体与其它气体性质不同,但由于他是燃素学说的虔诚信徒,他不认为这是一种新的气体,他认为这是金属中含有的燃素在金属溶于酸后放出,形成了这种“可燃空气”。
事实上是杰出的化学家拉瓦锡(Lavoisier A L,1743—1794)1785年 首次明确地指出:水是氢和氧的化合物,氢是一种元素。并将“可燃空气”命名为“Hydrogen”。这里的“Hydro”是希腊文中的“水”,“gene”是“源”,“Hydrogen”就是“水之源”的意思。它的化学符号为H。我们的“氢”字是采用“轻”的偏旁,把它放进“气”里面,表示“轻气”。
http://www.chemfans.com/05huaxveshihua/H.htm
氢
氢是一种化学元素,化学符号为H,原子序数是1,在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最细小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭,极易燃烧的双原子的气体,氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质. 氢原子存在于水, 所有有机化合物和活生物中.导热能力特别强,跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下,每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分之一。
在常温下,氢比较不活泼,但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
名称, 符号, 序号 氢、H、1
系列 非金属
族, 周期, 元素分区 1族, 1, s
密度、硬度 0.0899 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表 无色
Image:H,1.jpg
大气含量 10-4 %
地壳含量 0.88 %
原子属性
原子量 1.00794 原子量单位
原子半径 (计算值) 25(53)pm
共价半径 37 pm
范德华半径 120 pm
价电子排布 1s1
电子在每能级的排布 1
氧化价(氧化物) 1(两性的)
晶体结构 六角形
物理属性
物质状态 气态
核内质子数:1
核外电子数:1
核电核数:1
质子质量:1.673E-27
质子相对质量:1.007
所属周期:1
所属族数:IA
摩尔质量:1
氢化物:无
氧化物:H2O
最高价氧化物:H2O
外围电子排布:1s1
核外电子排布:1
颜色和状态:无色气体
原子半径:0.79
常见化合价+1,-1
熔点 14.025 K (-259.125 °C)
沸点 20.268 K (-252.882 °C)
摩尔体积 11.42×10-6m3/mol
汽化热 0.44936 kJ/mol
熔化热 0.05868 kJ/mol
蒸气压 209 帕(23K)
声速 1270 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 2.2(鲍林标度)
比热 14304 J/(kg·K)
电导率 无数据
热导率 0.1815 W/(m·K)
电离能 1312 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
1H 99.985 % 稳定
2H 0.015 % 稳定
3H 10-15 % /
人造 12.32年 β衰变 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23秒 中子释放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
释放 ? 3H
7H 人造 无数据 中子释放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
灵敏度 1 0.00965 1.21
发现
16世纪末期,瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中,铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应,放出许多气泡——氢气。但直到1766年,氢才被英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)确定为化学元素,当时称为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。(一说:1783年)1787年法国化学家拉瓦锡 (Antoine Lavoisier)证明氢是一种单质并给它命名。
名称由来
希腊语 hudôr(水) gennen (造成),意即“产生水”的物质。
中文原称“氢气”为“轻气”,“氢”属尔后新造之形声字。
日语循希腊语原义,称为“水素”.
分布
在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里,如果按重量计算,氢只占总重量的1%,而如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢;泥土中约有1.5%的氢;石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中,氢气倒不多,约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢却是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。
制备
工业法有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法、炼厂气提取法。
纯化
随着半导体工业、精细化工和光电纤维工业的发展,产生了对高纯氢的需求。例如,半导体生产工艺需要使用99.999%以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高,为满足工业上对各种高纯氢的需求,必须对氢气进行进一步的纯化。氢气的纯化方法大致可分为两类(物理法和化学法),六种方法。
同位素
在自然界中存在的同位素有: 氕 (氢1)、氘 (氢2, 重氢)、氚 (氢3, 超重氢)
以人工方法合成的同位素有: 氢4、氢5、氢6、氢7
用途
氢是重要工业原料,如生产合成氨和甲醇,也用来提炼石油,氢化有机物质作为收缩气体,用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法,产品的性质更易控制,同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。
由于氢气很轻,人们利用它来制作氢气球。氢气与氧气化合时,放出大量的热,被利用来进行切割金属。
利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢弹,其威力比原子弹大得多。
现在,氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源,用于汽车等的燃料。为此,美国于2002年还提出了“国家氢动力计划”。但是由于技术还不成熟,还没有进行大批的工业化应用。2003年科学家发现,使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4~8倍。认为可能会让同温层的上端更冷、云层更多,还会加剧臭氧洞的扩大。但是一些因素也可抵销这种影响,如使用氯氟甲烷的减少、土壤的吸收、以及燃料电池的新技术的开发等。
http://ke..com/view/34554.html