常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無色透明、無臭無味且難溶于水的氣體。氫氣是世界上已知的密度**小的氣體,氫氣的密度只有空氣的1/14,即氫氣在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0℃,氫氣的密度為。所以氫氣可作為飛艇、氫氣球的填充氣體(由于氫氣具有可燃性,安全性不高,飛艇現(xiàn)多用氦氣填充)。氫氣是相對分子質(zhì)量**小的物質(zhì),主要用作還原劑。氫氣(H2)**早于16世紀(jì)初被人工制備,當(dāng)時(shí)使用的方法是將金屬置于強(qiáng)酸中。1766–1781年,亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫元素,氫氣燃燒生成水(2H?+O?點(diǎn)燃=2H?O),拉瓦錫根據(jù)這一性質(zhì)將該元素命名為“hydrogenium”(“生成水的物質(zhì)”之意,"hydro"是“水”,"gen"是“生成”,"ium"是元素通用后綴)。19世紀(jì)50年代英國醫(yī)生合信()編寫《博物新編》(1855年)時(shí),把"hydrogen"翻譯為“輕氣”,意為**輕氣體。工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣,而不采用高耗能的電解水的方法。制得的氫氣大量用于石化行業(yè)的裂化反應(yīng)和生產(chǎn)氨氣。氫氣分子可以進(jìn)入許多金屬的晶格中,造成“氫脆”現(xiàn)象,使得氫氣的存儲罐和管道需要使用特殊材料(如蒙耐爾合金),設(shè)計(jì)也更加復(fù)中國實(shí)現(xiàn)氫氣的低溫制備和存儲,榮獲科技部2017年度中國科學(xué)進(jìn)展。 氫氣作為燃料,主要還是通過氫燃料電池,將氫能轉(zhuǎn)化為電能。海南化工氫氣運(yùn)輸
氫氣所以可以作為慢性病干預(yù)新手段,關(guān)鍵的原因有三個(gè),那就是有效果、安全性高和經(jīng)濟(jì)方便。首先是在于氫氣可以發(fā)揮一定作用,目前的研究表明,氫水飲用能改善血脂異常,可以降低部分糖尿病患者血糖,緩解胰島素耐受程度。對的動物研究也發(fā)現(xiàn),能減輕導(dǎo)致的血管和腎臟等重要靶損傷。不僅氫氣對常見代謝性疾病有作用,對重要常見的兩種神經(jīng)退行性疾病,老年性癡呆預(yù)防和帕金森病癥狀改善,都有臨床研究證據(jù)。其次是氫氣對人體的安全性非常高。我們使用改善健康的手段和方法很多,但選擇方法的一個(gè)重要原則就是要考慮安全性。雖然有效的手段很多,但少數(shù)人毒性和副作用可能會帶來災(zāi)難后果。山東壓縮氫氣運(yùn)輸氫氣的運(yùn)輸通常根據(jù)儲氫狀態(tài)的不同和運(yùn)輸量的不同而不同,下圖展示了氫氣的各種運(yùn)輸方式。
燃料電池對環(huán)境無污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng),而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲能(蓄電池)方式典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述,燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等),整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。無噪聲燃料電池運(yùn)行安靜,噪聲大約只有55dB,相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝,或是在室外對噪聲有限制的地方。高效率燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上,這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的,直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。
低壓氫氣的管道運(yùn)輸在歐洲和美國已有70多年的歷史。1938年,位于德國萊茵—魯爾工業(yè)區(qū)的HULL化工廠建立了世界上首條輸氫管道,全長208公里。目前,全球用于輸送工業(yè)氫氣的管道總長已超過1000公里,操作壓力一般為1-3MPa,輸氣量310—8900Kg/h,其中德國擁有208公里,法國空氣液化公司在比利時(shí)、法國、新西蘭擁有880公里,美國也已達(dá)到720公里。在美國,管道輸氫的能量損失約為4%,低于電力輸送的電力損失(8%)。實(shí)際上,目前的天然氣管道也可用來輸送氫氣。值得注意的是,盡量使用含碳量低的材料來制造管道,并加強(qiáng)維護(hù),減少因氫脆現(xiàn)象(氫脆——金屬由于吸氫引起韌性或延性下降的現(xiàn)象)而導(dǎo)致氫氣逃逸。對于大規(guī)模集中制氫和長距離輸氫來說,管道運(yùn)輸是合適的。 按照氫在輸運(yùn)時(shí)所處狀態(tài)的不同,和如何儲存一樣可以分為:氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。
氫氣是可燃性氣體,在空氣燃燒時(shí)會產(chǎn)生熱量。氫氣燃燒實(shí)際上是氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生水的化學(xué)過程,氫氣和氧氣分子反應(yīng)需要的條件并不高,只需574度就可以點(diǎn)燃。滿足這種溫度容易的就是靜電火花,當(dāng)然有明火就更沒有問題了。氫氣和氧氣即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不一定會發(fā)生燃燒,燃燒需要化學(xué)反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,簡單說就是氫氣氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量可引起更多氫氣氧氣反應(yīng),周圍其他氫氣氧氣分子發(fā)生反應(yīng)再繼續(xù)引起更大范圍的反應(yīng)。能維持這種反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的重要前提是氫氣和氧氣的濃度都不能太小。發(fā)生燃燒不一定會導(dǎo)致破壞性后果,因?yàn)槿紵a(chǎn)生危害主要決定于燃燒產(chǎn)生的能量大小和產(chǎn)生速度,尤其是能量大小更重要。根據(jù)這一特點(diǎn),只要把密閉條件下混合氣體積控制足夠小,就能降低破壞性后果。這就好比打火機(jī),雖然里面是可以燃燒和的可燃?xì)怏w,但體積小不足以產(chǎn)生危害。也可以對管路進(jìn)行技術(shù)處理,控制和避免燃燒反應(yīng)發(fā)生的條件,例如采用單向閥門和安全閥的設(shè)計(jì),讓意外的燃爆不產(chǎn)生人體和環(huán)境的破壞。也有人采用對整機(jī)進(jìn)行防爆設(shè)計(jì),但這似乎是形式大于實(shí)質(zhì)。液態(tài)氫是一種能燃料,可供發(fā)射火箭、宇宙飛船使用。重慶工業(yè)氫氣運(yùn)輸
在玻璃制造的高溫加工過程及電子微芯片的制造過程中,在保護(hù)氣中加入氫氣以去除殘余的氧,防止氧化的發(fā)生。海南化工氫氣運(yùn)輸
這是一個(gè)非常重要的問題,學(xué)術(shù)界也非常重視。關(guān)于氫氣效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),有許多傳奇故事,特別是德國和法國神奇泉水,這些故事對傳播氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)發(fā)揮了一定作用,但氫氣醫(yī)學(xué)的真實(shí)過程并不是那么夢幻,是一個(gè)充滿曲折和艱難的歷史。學(xué)術(shù)上一般認(rèn)為,2007年日本學(xué)者太田成男教授課題組較早發(fā)現(xiàn)的氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)。不過具體什么時(shí)候甚至什么人發(fā)現(xiàn)氫氣疾病都是很難回答的問題,有三個(gè)相關(guān)信息需要了解。1975年美國學(xué)者在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文,證明連續(xù)吸入8個(gè)大氣壓()對皮膚鱗狀細(xì)胞有作用,這一研究是根據(jù)氫氣抗氧化效應(yīng),但研究者認(rèn)為氫氣的還原作用比較弱,采用高壓吸入氫氣實(shí)現(xiàn)足夠劑量產(chǎn)生效果。2001年法國潛水醫(yī)學(xué)學(xué)者曾開展氫氣對血吸蟲誘導(dǎo)的肝纖維化效果的研究,可以說再次驗(yàn)證了高壓氫氣的作用。但是高壓氫氣醫(yī)學(xué)效應(yīng)只能算概念驗(yàn)證,很難進(jìn)行日常的應(yīng)用。后來發(fā)現(xiàn)小劑量效應(yīng)與這個(gè)并沒有必然連續(xù),2009年前氫氣醫(yī)學(xué)研究文獻(xiàn)沒有引用上述文獻(xiàn)就是重要的證據(jù)。海南化工氫氣運(yùn)輸