1. 生活中,氢气的用途是
氢气的用途很广泛,例如,用它来充灌气球;氢气在氧气中燃烧放出大量的热,其火焰——氢氧焰的温度达3000℃,可用来焊接或切割金属。液态氢可作火箭或导弹的高能燃料。氢气作为燃料具有资源丰富、燃烧发热量高和污染少的特点。今后如能在利用太阳能和水制取氢气的技术上有重大突破,氢气将成为一种重要的新型燃料。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用。
2. 生活中有哪些地方使用了氢气
气球啊!!为了让它飘起来,里面充氢气,由于氢气密度比空气轻,所以就飘起来了
3. 用途广泛的氢能还有哪些方面
氢能的用途很广泛,除了上文所说的用作燃料以外,也能用于发电,这主要是通过燃烧氢的方式来实现。目前,各种大型发电站,无论是水电、火电还是核电,都是把发出的电送往电网,再由电网输送给用户。但是,由于终端用户的负荷不同,电网有时是高峰,有时是低谷。在用电高峰时期,经常会出现“电荒”,电力供不应求;在用电低谷时期,发出的电还有剩余。
为了调节峰荷,电网中常常需要启动既快又灵活的发电站,而氢能发电最适合扮演这个角色。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,结构简单,维修方便,启动迅速,要开即开,要停即停,不需要复杂的蒸汽锅炉系统。在电网低负荷时,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。这种调节作用对于电网运行是非常有利的。
另外,氢和氧还可以直接改变常规火力发电机组的运行情况,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。换句话说,就是水电解槽产生氢和氧的逆反应。
这种新型的发电方式已引起世界的关注。20世纪70年代以来,日本、美国等加紧研究各种燃料电池,现在已经进入商业性开发阶段。日本已建立万千瓦级燃料电池发电站,而美国有30多家厂商在开发燃料电池。德国、英国、法国、荷兰、丹麦、意大利和奥地利等过也有20多家公司投入到燃料电池的研究中。
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了建立固定电站外,还特别适合做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。
此外,氢能在人们的生产生活中也有着不可忽视的作用。氢气在氧气中燃烧放出大量的热,其火焰——氢氧焰的温度高达3000℃,可以用来焊接或切割金属。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用。
氢能也广泛应用在民用生活中。燃料电池发电系统在民用方面的应用主要有氢能发电、氢介质储能与输送以及氢能空调、冰箱等。其中有的已经得到实际应用,有的正在开发,有的尚处于探索之中。目前,美国、日本和德国已经有少量的家庭用质子交换膜燃料电池提供能源。居民家庭使用的燃料电池一般都在50千瓦以下,目前的燃料电池技术完全可以满足居民家庭能源供应的需要。氢能进入家庭后,可以用作取暖的燃料。这主要是由于氢能的热值高,而且远远高于其他燃料。氢燃烧后能够放出更多的热,是非常理想的供暖燃料。寒冷的冬天里,我国各地,尤其是北方,基本上都依靠燃烧煤炭供暖。大规模燃烧煤炭会造成空气中二氧化硫的含量骤增导致环境污染,危害人体健康。此外,二氧化硫与水结合还可能会形成酸雨。如果使用氢能取暖,氢气燃烧的产物只有水,非常干净,也就不会破坏环境。这样人们就可以摆脱二氧化硫对大气的污染了。
除了用于家庭取暖,氢能也可以作为做饭的燃料。目前城市居民主要用天然气做饭,虽说天然气是一种较好的能源,但它的主要成分是甲烷,甲烷燃烧后会产生温室气体二氧化碳。用氢气作燃料,就能减少温室气体的排放量。
氢能进入家庭后,还可以解决生活污水的处理问题。我们洗衣服、洗手等生活废水经过对某些离子的适当处理,可以作为制取氢气的燃料。这不仅节约了水资源,还减少了废水排出后的污染。将来人们完全可以在家中制取氢。人们只要打开自来水的开关,水流通过专门的机器,分解后就可以制成氢气,这样便可以随时使用到清洁的氢能。氢气在制取、燃烧和处理等多个环节都不会对环境产生影响,也就是说,氢能不仅能提高空气质量,还能解决一系列的环境问题,因此是真正清洁的能源。
根据最新资料显示,氢能在人类的生命延续中也发挥着巨大的作用。日本医科大学太田成男教授等在分析氢对培养细胞的影响时发现,氢能够清除一种氧化能力极强、对肌体有害的活性氧——氢氧根离子。活性氧被认为是导致细胞老化的原因之一。研究人员用老鼠做实验,在试验中,让人为导致脑梗塞的一组实验鼠吸入浓度为2%的氢气,而对另一组不采取任何措施,研究氢气是否可以防止活性氧导致的脑细胞老化死亡。结果显示,吸入氢气的实验鼠脑细胞死亡的数量不到对比组的一半。这个发现为人们提供一个思路:可以利用氢制造出一种阻止人体细胞老化的特殊“药物”,从而能够延缓衰老。知识点
4. 知道化学中的氧,氮,氢气的生活应用吗 补充:氧气,氮气,氢气,还有稀有气体在生活有什么应用
氧,医院、气焊
氢,氢气球、航天飞机
氮,密封食品保鲜、制冷
稀有气体,氦用于飞艇,氖/氩/氪/氙用于照明、霓虹灯等.
5. 氢气的作用用途是什么
随着人类对能源的需求量日益增长,化石燃料等不可再生能源面临枯竭的危险,化石燃料对环境的影响也不容忽视。所以,开发和利用新能源成为越来越迫切的要求。
氢气作为能源,越来越受到人们的关注。氢气本身无毒,完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍多(液氢完全燃焼约为同质量汽油的3倍),且燃烧后的产物为水(2H₂+O₂=点燃=
2H₂O),不污染空气。所以,它被认为是理想的清洁,高能燃料。目前,作为高能燃料,液氢已应用于航天等领域;作为化学电源,氢氧燃料电池已经被应用,如用作汽车的驱动能源等。
目前,在生活和生产中大量使用氢能源还存在一定困难。由于氢气的制取成本高和储存困难,作为燃料和化学电源暂时还未能广泛应用。随着科技的发展,对氢能源的开发已取得了很大的进展,氢气终将会成为主要的能源之一。
6. 氢能在生活中的应用
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。(注意:目前出于安全考虑,一般用氦气作为原料制造氢气球。)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。 氢是元素周期表中的第一号元素,元素名来源于希腊文,原意是“水素”。氢是由英国化学家卡文迪许在1766年发现,称之为可燃空气,并证明它在空气中燃烧生成水。1787年法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。氢在地壳中的丰度很高,按原子组成占15.4%,但重量仅占1%。在宇宙中,氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有7种同位素:氕、氘、氚等。 氢在通常条件下为无色、无味的气体;气体分子由双原子组成;熔点-259.14℃,沸点-252.8℃,临界温度33.19K,临界压力12.98大气压,气体密度0.0899克/升;水溶解度21.4厘米³/千克水(0℃),稍溶于有机溶剂。 在常温下,氢比较不活泼,但可用合适的催化剂使之活化。在高温下,氢是高度活泼的。除稀有气体元素外,几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢,如卤化氢、硫化氢等;金属元素的氢化物称为金属氢化物,如氢化锂、氢化钙等。 氢是重要的工业原料,又是未来的能源,也是最清洁的燃料.
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7. 氢气的应用领域
氢气生物学效应
早在1975年就有人开展了氢气治疗肿瘤的研究,后来2001年才有法国学者将高压氢用于治疗肝脏寄生虫感染的研究。早期的研究只能简单地观察氢气被动物呼吸后的反应,显然观察结果证明氢气对动物没有产生显着的影响。关于氢气的生物学效应,最热闹地当然属于潜水医学,因为氢气作为人类潜水呼吸的气体被国际许多重要的潜水医学研究单位深入研究,作为呼吸气体的最重要前提是该气体的安全性,就是不能对人体产生明显的影响,包括在极端高压下呼吸这种气体。许多年的潜水医学研究证明呼吸氢气是非常安全的,但也同时给人们一种深刻印象,呼吸氢气对人体是没有明显生物学效应的。2007年日本学者报道,动物呼吸2%的氢可有效清除强毒性自由基,显着改善脑缺血再灌注损伤,采用化学反应、细胞学手段证明,氢溶解在液体中可选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子。而后两者是氧化损伤的最重要介质,体内缺乏他们的清除机制,是多种疾病发生的重要基础。随后他们又用肝缺血和心肌缺血动物模型,证明呼吸2%的氢可以治疗肝和心肌缺血再灌注损伤。采用饮用饱和氢水可治疗应激引起的神经损伤和基因缺陷氧化应激动物的慢性氧化损伤。美国匹兹堡大学器官移植中心学者Nakao等随后证明,呼吸2%的氢可以治疗小肠移植引起的炎症损伤,饮用饱和氢水可治疗心脏移植后心肌损伤、肾脏移植后慢性肾病。国内第四军医大学谢克亮等的研究证明,呼吸氢气能治疗动物系统炎症、多器官功能衰竭和急性颅脑损伤。孙学军等的研究也证明,呼吸2%的氢可以治疗新生儿脑缺血缺氧损伤。随后,孙学军等成功制备了饱和氢注射液,并与国内40多家实验室开展合作,先后发现该注射液对疼痛、关节炎、急性胰腺炎、老年性痴呆、慢性氧中毒、一氧化碳中毒迟发性脑病、肝硬化、脂肪肝、脊髓创伤、慢性低氧、腹膜炎、结肠炎、新生儿脑缺血缺氧损伤、心肌缺血再灌注损伤、肾缺血再灌注损伤和小肠缺血再灌注损伤等具有良好的治疗作用。这些研究说明,氢是一种理想的自由基、特别是毒性自由基的良好清除剂,具有潜在的临床应用前景。 1.氢是主要的工业原料,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。同时,氢也是一种理想的二次能源( 二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。在一般情况下,氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中,在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中,需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性,航天工业使用液氢作为燃料。
2.用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料,冶金用还原剂,石油炼制中加氢脱硫剂等 一、氢气治疗疾病的概况
2007年,Ohsawa的关于氢气选择性抗氧化和对大鼠脑缺血治疗作用的报道是该领域具有开创意义的工作。虽然早在1975年和2001年就有关于氢气抗氧化的报道,但2001年是研究呼吸800 kpa氢气14天的效应,而2007年报道是呼吸2kpa氢气不足1小时的效应,两者分压相差400倍,呼吸时间相差600倍,所以这绝对是完全不同性质的工作。该研究将大鼠中动脉临时阻断90分钟(将一根缝合线插到大脑中动脉起始段),然后再灌流,这是经典的脑中风动物模型,类似脑缺血后再恢复血流的情况。在恢复血液供应前5分钟开始给动物呼吸含氢气1、2、4%的混合气体35分钟,结果发现动物脑组织坏死体积非常显着地减少。日本学者将这种作用归因于氢气可以选择性中和羟基自由基(羟基自由基是生物体毒性最强的自由基),尽管氢气也可以中和亚硝酸阴离子,但作用比较弱。该文章发表后,迅速引起国际上的广泛关注,大批临床和基础医学学者迅速跟进,至2014年已经有63个疾病类型被证明可以被氢气有效治疗。每年氢气生物学文章数量,如2007年3篇、2008年15篇、2009年26篇、2010年50篇、2011年63篇、2012年95篇,呈现爆发式增长。氢气的分子效应可在多种组织和疾病存在,例如大脑、脊髓、眼、耳、肺、心、肝、肾、胰腺、小肠、血管、肌肉、软骨、代谢系统、围产期疾病和炎症等。在上述这些器官、组织和疾病状态中,氢气对器官缺血再灌注损伤和炎症相关疾病的治疗效果最显着,有4篇文章涉及到恶性肿瘤。
二、氢气治疗疾病的病理生理学机制
关于氢气治疗疾病病理生理学机制主流观点仍是氢气的选择性抗氧化,在选择性抗氧化基础上,人们相继证明氢气对各类疾病过程中的氧化损伤,炎症反应、细胞凋亡和血管异常增生等具有治疗作用。活性氧在各类心脑血管疾病如中风和心肌梗死、代谢性疾病如糖尿病动脉硬化等人类重要急性和慢性疾病的病理生理进程中扮演了重要角色,它是分子氧在还原过程中的中间产物,包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的两大类物质,其中氧自由基又包括羟自由基、超氧阴离子、一氧化氮、亚硝酸阴离子等物质。生理情况下,活性氧在体内不断产生,也不断被清除,处于动态平衡。但在缺血、炎症等病理状态下,机体将产生大量的活性氧。其中,羟自由基和过氧亚硝基阴离子毒性较强,是细胞氧化损伤的主要介质。而一氧化氮、超氧阴离子和过氧化氢等物质毒性较弱,具有重要的信号转导作用。既往在抗氧化损伤的治疗中,还原性过强的药物可能导致机体氧化- 还原状态出现新的失衡。2007 年Ohsawa等人研究证实,氢气能够选择性清除毒性较强的羟自由基和亚硝酸阴离子,而对其它具有重要生物学功能、毒性较低的活性氧影响不大,此即氢气的选择性抗氧化作用。该作用为抗氧化治疗提供了新的思路。早在2001 年,Gharib等人报道吸入8 个大气压的氢气对肝脏血吸虫感染引起的炎症反应具有治疗作用,他们认为氢气与羟自由基直接反应是氢气抗炎作用的基础。2009 年Kajiya等人报道氢气能明显抑制葡聚糖硫酸钠诱发的结肠炎症反应,减少受损结肠的炎症因子水平,减轻炎症的病理损伤,改善预后。氢气的抗炎作用与其抑制活性氧产生、中和羟自由基、抑制促炎因子释放有关。另外,巨噬细胞在炎症反应和免疫调节中起重要作用,氢气对巨噬细胞的调节为其抗炎作用奠定了基础。孙学军等2008 年的研究发现,氢气能减少大鼠缺血缺氧模型的组织损伤,呼吸低浓度的氢气可时间依赖性地减少凋亡酶Caspase-3和Caspase-12 的活性,减少凋亡阳性细胞数量,研究提示氢气的作用与减少Caspase 依赖性凋亡有关。Kubota等报道使用含氢气的水滴眼具有抗角膜血管增生的作用。
三、氢气对中枢神经系统疾病的治疗作用
氢气生物学效应发现以来,氢气对以脑血管疾病为代表和以老年性痴呆为代表的中枢神经系统疾功能紊乱都具有明显的保护作用。
氢气对脑血管病的治疗作用
Ohsawa等2007年报道的呼吸氢气对大鼠左大脑中动脉阻断模型的治疗作用后。孙学军等很快证明呼吸氢气对新生儿窒息引起的缺血缺氧性脑损伤具有理想的治疗作用,发现氢气对缺血缺氧性脑损伤后神经细胞凋亡酶活性有抑制作用,凋亡酶活性下降导致神经细胞凋亡减少,使神经细胞坏死减少。从而减轻了脑损伤,保护了成年后的脑功能。氢气对心脏停跳引起的脑损伤具有保护作用,这进一步肯定了氢气对缺血缺氧性脑损伤的保护作用。衣达拉奉是唯一被批准用于中风治疗的抗氧化药物,和单纯使用衣达拉奉相比,氢气联合使用衣达拉奉上述核磁共振检测指标均获得更好的改善。美国Loma Linda神经外科研究所和南京医科大学、浙江大学附属医院神经外科等三家实验室先后报道氢气呼吸和注射氢气生理盐水对脑出血和珠网膜下腔出血引起的早期脑损伤、神经细胞坏死、脑水肿和血管痉挛等具有理想的保护作用。
氢气对神经退行性疾病的治疗作用
巴金森病是脑干神经核黑质内多巴胺神经元死亡引起的疾病,经常是许多其他神经退行性疾病如老年性痴呆的继发表现。孙学军等在模型制备前1周开始给动物随意饮用氢气饱和水,结果发现该治疗可完全消除单侧巴金森病症状的发生。非治疗组动物注射侧多巴胺神经元数量比对照侧减少到40.2%,而治疗组仅减少到83%。即使在模型制备后3天开始给氢气水治疗,单侧巴金森病症状仍可以被抑制,但治疗效果低于预先治疗,神经元数量比对照侧减少到76.3%。预先治疗组动物在模型制备后48小时,纹状体内代表多巴胺神经元末梢的酪氨酸羟化酶活性在模型对照组和治疗组均显着下降。Fujita等用MPTP诱导的小鼠巴金森病模型证明氢气具有类似效应。研究结果表明,和其他如银杏叶比较,氢气具有更理想的治疗效果。
四、氢气对肝脏病的治疗作用
氢气在肝脏领域的应用研究十分突出,是早在2001年,法国潜水医学领域就有学者希望证明氢气的抗氧化作用,在马赛法国着名饱和潜水设备公司COMEX SA的设备、技术和人员帮助下,他们开展了这一研究。让感染了肝日本曼氏血吸虫病的小鼠连续14天呼吸氢氧混合气(氢气浓度为87.5%,分压为0.7 Mpa),观察对小鼠肝脏功能、肝组织氧化损伤、纤维化和血液炎症反应等方面的影响,研究结果证明,连续呼吸高压氢气对肝脏血吸虫病动物的肝组织损伤、炎症反应和后期的肝纤维化均有非常显着的保护作用。Fukuda 等在2007 年制作了大鼠肝脏缺血再灌注的模型,通过对组织标本的HE 染色加MDA 加肝功能酶学检测,发现氢气疗法对肝脏的缺血损伤有非常明显的治疗效果。2009 年时,哈佛大学口腔医院的学者Kajiya 等在实验中让大老鼠喝下能产生氢气的细菌,发现对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有预防作用,如果用抗生素杀灭这些细菌,则抗肝炎的作用消失,这显示了氢气对肝炎的预防与治疗作用。他们还证明,饮用氢气饱和水对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有类似的治疗效果。同年,Tsai 等发现饮用富氢电解水可以保护小鼠四氯化碳诱导的肝脏损伤。中国学者孙汉勇等采用GalN/LPS,CCl4 和DEN 3 种肝损伤动物模型,通过检测氢气、活性氧水平,评价氧化损伤、细胞凋亡和炎性反应程度,发现腹腔注射氢气生理盐水对急性肝脏损伤、肝纤维化和肝脏细胞增生均具有显着的抑制作用,同时细胞碉亡相关分子如JNK和caspase-3 活性下降,研究结果证明氢气不仅能治疗急性肝脏损伤,而且能治疗肝硬化。刘渠等研究认为,腹腔注射氢气生理盐水通过提高肝脏抗氧化能力,抑制肝脏炎性反应能治疗胆管阻塞后黄疸和肝损伤,这对临床上的指导意义很大。对非酒精性脂肪肝的研究证明,长时间饮用氢气水可以对抗高脂饮食引起的脂肪肝,不仅对肝脏功能、肝形态学如纤维化,而且对脂肪肝相关细胞内信号通路均有明显的阻断效应,该效果可以和传统的治疗脂肪肝的药物吡格列酮(促进胰岛素受体敏感性,降血脂)治疗效果相嫣美。长期饮用氢气水不仅可以对抗脂肪肝,而且可以显着减少这种脂肪肝晚期转化成肝癌的比例,也就是说可以减少脂肪肝发生肝癌的可能性。氢气可以通过促进一种重要的信号分子FGF 21发挥减肥和治疗脂肪肝的效果。氢气在肝脏疾病的临床研究十分缺乏,2012年韩国学者Kang 等对49例接受放射治疗的恶性肝癌病人,采用随机安慰剂对照方法,给病人在放射治疗期间饮用一定量的金属镁制备的氢气水,通过对生活质量进行评价,发现该氢气水可显着提高肝癌病人放射治疗后的生活量,同时可以降低血液中氧化应激指标。氢气作为一种选择性抗氧化物质,氢对肝脏缺血、药物性肝炎、胆管阻塞引起的肝硬化、脂肪肝等多种类型的肝脏疾病具有有效和明显的治疗作用。
五、氢气的临床研究进展
到2013年四月为至,先后有7个疾病临床研究报道,分别是二型糖尿病、代谢综合症、血液透析、炎症/线粒体肌肉病、脑干缺血和放射治疗副作用和系统性红斑狼疮。从世界卫生组织注册的信息中可以发现,也有一些没有发表论文的临床研究。这些研究报告显示氢气在人体脂代谢和糖代谢中的关键的调节作用。 ①反应原理(利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应,置换出氢元素)
注意:
1、钾、钙、钠等金属与稀酸反应时,会优先置换出水中的氢并生成相应的碱,且反应过于剧烈
2、选取的金属应与酸反应速率适中,产生气泡均匀
3、不能使用硝酸或浓硫酸,因为这两种酸具有强氧化性,反应将会生成NO2或SO2
Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑;Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
②收集
1.排水集气法(用于收集难溶于水的气体)
优点:可以收集到较纯净的气体 缺点:收集到的气体较湿润
2.向下排空气法(用于收集密度比空气小,不与空气中成分反应的气体),
优点:过程简洁 缺点:收集到的气体不纯
③电解水实验
电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中, 然后接上电源,使电流通过液 体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极),阴离子移到带正电的电极(阳极),化合物分为二极。
用锌与稀硫酸反应:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
注意:这里最好不用盐酸是因为该反应放热,盐酸会挥发出氯化氢气体,使制得的气体含有氯化氢杂质。
用铝和氢氧化钠溶液反应制取:
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
注:市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性,是一边放料一边充球,所以机内是无气压的,安全系数较高。 ①水煤气法(主要成分CO和H2,C+H2O=高温=CO+H2)
②电解水的方法制氢气(2H2O=通电=O2↑+2H2↑)
③电解饱和食盐水(2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+H2↑+Cl2↑) 原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气,大部分分布在宇宙空间内和大的星球中,是恒星的核燃料,是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。
人造氢气生产方法
可分为以下几种⒈ 工业氢气生产方法:
⑴由煤和水生产氢气(生产设备煤气发生设备,变压吸附设备)
将水蒸气通过炽热的炭层:C+H2O(g)=高温=CO+H2(水煤气),再低温分离
⑵由裂化石油气生产(生产设备裂化设备,变压吸附设备,脱碳设备)
CH4=高温催化剂=C+2H2
⑶电解水生产(生产设备电解槽设备)
⑷工业废气。
⒉民用氢气生产方法:
⑴氨分解(生产设备汽化炉,分解炉,变压吸附设备)
⑵由活泼金属与酸(生产设备不锈钢或玻璃容器设备)
(3)强碱与铝或硅(生产设备充氢气球机设备)一般生产氢气球都用此方法。
Si+2NaOH+H2O=加热=Na2SiO3+2H2↑
(4)甲醇裂解(生产设备导热油炉,甲醇汽化裂解设备,变压吸附装置)一般用氢气量较大化工厂均用此方法。
CH3OH=高温催化=2H2↑+CO↑,低温分离
⒊试验室氢气生产方法:
硫酸与锌粒(生产设备:启普发生器)
4.其他
(1)由重水电解。
(2)由液氢低温精镏。
工业制法
一、电解水制氢 多采用铁为阴极面,镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气,阴极出氢气。该方法成本较高,但产品纯度大,可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供:①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等,②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂,③制取多晶硅、锗等半导体原材料,④油脂氢化,⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气
如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
二、水煤气法制氢 气用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2—热)。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80%以上的气体,再压入水中以溶去CO2,再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气,这种方法制氢成本较低产量很大,设备较多,在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇,还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。
三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大,常用于汽油加氢,石油化工和化肥厂所需的氢气,这种制氢方法在世界上很多国家都采用,在中国的石油化工基地如在庆化肥厂,渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)。
四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压,使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)。
五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。
利用电解饱和食盐水产生氢气:如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑
六、酿造工业副产
用玉米发酵丙酮、丁醇时,发酵罐的废气中有1/3以上的氢气,经多次提纯后可生产普氢(97%以上),把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质(如少量N2)可制取纯氢(99.99%以上),像北京酿酒厂就生产这种副产氢,用来烧制石英制品和供外单位用。
七、铁与水蒸气反应制氢
3Fe+4H2O=高温=Fe3O4+4H2
但品质较差,此系较陈旧的方法现已基本淘汰
八、金属镁和水的反应制氢
Mg+H20--->Mg(oH)2+H2
通过某些矿物质的参与,镁会在冷水中缓慢均衡地反应,并生成丰富的氢气。
其他
工业上用水和红热的碳反应
C+H2O=高温=CO+H2
制取氢气的新方法
1.用氧化亚铜作催化剂并用紫外线照射从水中制取氢气。
2.用新型的钼的化合物做催化剂从水中制取氢气。
3.用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解的方法。
4.陶瓷跟水反应制取氢气。
5.生物质快速裂解油制取氢气。
6.从微生物中提取的酶制氢气。
7.用细菌制取氢气。
8.用绿藻生产氢气。
9.有机废水发酵法生物制氢气。
10.利用太阳能从生物质和水中制取氢气。
利用太阳能从生物质和水中制取氢气是最佳的制取氢气的方法。理由是太阳能能量巨大、取之不尽、用之不竭、而且清洁、无污染、不需要开采、运输。怎样制取氢气的成本就大大降低。
11.用二氧化钛作催化剂,在激光的照射下,让水分解成氢气和氧气.
12.硼和水蒸气在高温下反应制取氢气,化学方程式为2B+6H2O=高温=2H3BO3+3H2 氢作为一种清洁能源已被广泛重视,并普遍作为燃料电池的动力源,然而制取氢的传统方法成本高,技术复杂。美国研究人员日前开发出一种利用木屑或农业废弃物的纤维素制取氢的技术,有望解决氢制取费用高的难题。
来自美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室等机构的研究人员发表报告说,他们把14种酶、1种辅酶、纤维素原料和加热到32摄氏度左右的水混合,制造出纯度足以驱动燃料电池的氢气。
研究人员说,他们的“一锅烩”过程有不少进步,比如采用与众不同的酶混合物,还提高了氢气的生成速度。此外,除了把纤维素中分解出的糖转化为化学能量外,这一过程还可产出高质量的氢。
研究人员说,他们主要使用从木屑中分解的纤维素原料制取氢,不过也可以使用稻草、废弃的庄稼秆等。木屑或农业废弃物资源非常丰富,利用它们制取氢,不仅可降低制造成本,而且将大大扩大生产氢的原料资源。制法
8. 氢气的用途有哪些
氢气的用途有:
冶炼金属
燃烧
燃料电池
人造黄油
食用油、洗发精
润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化