問(wèn)題的提出
目前的燃料，主要來(lái)自石油、煤和天然氣，因燃用這類(lèi)碳?xì)浠剂�、汽�?chē)排氣造成城市公害、環(huán)境污染、酸雨已時(shí)有所聞。在過(guò)去的文獻(xiàn)中，因空氣污染釀成人類(lèi)悲劇的事件則屢見(jiàn)不鮮[1]。隨著人類(lèi)對(duì)石油的消耗量以10年一個(gè)周期地倍增和地球上石油資源的日趨枯竭，當(dāng)今世界能源正處于結(jié)構(gòu)變革的前夕，誰(shuí)將成為未來(lái)世界的理想能源呢？
21世紀(jì)的理想能源-----氫能
氫能，又稱(chēng)氫燃料。直接用氫做燃料，是理想而現(xiàn)實(shí)的方案。在眾多的新能源“候選者”中，氫能以其熱值高、資源豐富、無(wú)污染、重量輕、應(yīng)用廣泛等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而嶄露頭角。
氫的沸點(diǎn)為-252.8℃，在常溫常壓下為氣態(tài)。氫氣作為燃料：H2(g)+O2(g)→H2O(g)，△H0=-241.8kJ，每公斤燃料的熱值約是汽油的3倍。氫燃燒生成水，水又可以分解制氫。這種燃燒和再生的往復(fù)循環(huán)，使氫氣能成為一種“取之不盡，用之不竭”的寶貴資源。我們的地球表面有71%為水所覆蓋，儲(chǔ)水量約為2.1×1021t。若人類(lèi)的制氫技術(shù)達(dá)到實(shí)用化后，氫能將成為一種極其廉價(jià)的能源。
氫是一種無(wú)污染的燃料。它燃燒后的產(chǎn)物是水蒸氣，不會(huì)像碳?xì)浠剂夏菢樱蛉紵a(chǎn)生大量的煤煙及SO2、CO2、NO2、醛類(lèi)等而污染自然環(huán)境。
氫燃料重量輕，在沸點(diǎn)時(shí)液體的密度只有0.07g/mL，用于航天、航空等高速運(yùn)輸工具，可以使載重與自重比成倍地提高。
除用于交通運(yùn)輸外，還可利用金屬氫化物的化學(xué)能、熱能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換功能作其他特殊的用途。因此，可以毫不夸張地說(shuō)，氫將是舉世矚目的21世紀(jì)理想能源，我們將面臨氫能時(shí)代。
制氫方法的進(jìn)展
煤、石油、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等直接來(lái)自大自然的能源為一次能源，而氫與電、汽油、柴油等人工制品的能源則為二次能源。一般說(shuō)來(lái)，二次能源是同一次能源生產(chǎn)的。那么，如何才能獲得大量的氫能呢？
以天然氣、煤炭和石油產(chǎn)品做原料的催化蒸汽重整是目前最便宜的制氫方法。這種方法是在高溫高壓下，依靠鎳等化合物，使碳?xì)浠衔餁怏w與水蒸氣作用生成氫和一氧化碳等混合氣體。由于依然是以碳?xì)浠衔餅樵�，所以還稱(chēng)不上是一種有前途的制氫技術(shù)。
電解法制氫，則以水為原料，不必消耗這類(lèi)碳?xì)浠衔锶剂�，且純度可達(dá)99.99~99.999%，但耗電量高，效率低。每生產(chǎn)1kg氫需要五、六十度電，總轉(zhuǎn)換率還不到32%。
為此，從1970年開(kāi)始科學(xué)家們又提出了一種熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫法的方案。其實(shí)質(zhì)也是利用加熱來(lái)分解水，所不同的是，通過(guò)鎂、硫、鈣、鐵、溴、汞、碘等化合物作中間反應(yīng)物，將水分解制氫分幾步進(jìn)行，形成一個(gè)熱化學(xué)循環(huán)，從而使反應(yīng)溫度由2500~4000℃下降到800℃以下，降低了一部分消耗，總效率可達(dá)44%[2]。如日本東京大學(xué)采用：
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