氫的應(yīng)用及展望

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
早在第二次世界大戰(zhàn)期間,氫即用作A?2火箭發(fā)動機(jī)的液體推進(jìn)劑。196O年液氫首次用作航天動力燃料。1970年美國發(fā)射的“阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭也是用液氫作燃料,F(xiàn)在氫已是火箭領(lǐng)域的常用燃料了。對現(xiàn)代航天飛機(jī)而言,減輕燃料自重,增加有效載荷變得更為重要。氫的能量密度很高,是普通汽油的3倍,這意味著燃料的自重可減輕2/3,這對航天飛機(jī)無疑是極為有利的。今天的航天飛機(jī)以氫作為發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑,以純氧作為氧化劑,液氫就裝在外部推進(jìn)劑桶內(nèi),每次發(fā)射需用1450 m3,重約100 t。

  

  現(xiàn)在科學(xué)家們正在研究一種“固態(tài)氫”的宇宙飛船。固態(tài)氫既作為飛船的結(jié)構(gòu)材料,又作為飛船的動力燃料。在飛行期間,飛船上所有的非重要零件都可以轉(zhuǎn)作能源而“消耗掉”。這樣飛船在宇宙中就能飛行更長的時間。

  

  在超聲速飛機(jī)和遠(yuǎn)程洲際客機(jī)上以氫作動力燃料的研究已進(jìn)行多年,目前已進(jìn)人樣機(jī)和試飛階段。

  

  在交通運(yùn)輸方面,美、德、法、日等汽車大國早已推出以氫作燃料的示范汽車,并進(jìn)行了幾十萬公里的道路運(yùn)行試驗(yàn)。其中美、德、法等國是采用氫化金屬貯氫,而日本則采用液氫。試驗(yàn)證明,以氫作燃料的汽車在經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性和安全性三方面均有良好的前景,但目前仍存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。前者使汽車連續(xù)行駛的路程受限制,后者主要是由于液氫供應(yīng)系統(tǒng)費(fèi)用過高造成的。美國和加拿大已聯(lián)手合作擬在鐵路機(jī)車上采用液氫作燃料。在進(jìn)一步取得研究成果后,從加拿大西部到東部的大陸鐵路上將奔馳著燃用液氫和液氧的機(jī)車。

  

  氫不但是一種優(yōu)質(zhì)燃料,還是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精煉需要?dú)洌鐭N的增氫、煤的氣化、重油的精煉等;化工中制氨、制甲醇也需要?dú)。氫還用來還原鐵礦石。用氫制成燃料電池可直接發(fā)電。采用燃料電池和氫氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,其能量轉(zhuǎn)換效率將遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的火電廠。隨著制氫技術(shù)的進(jìn)步和貯氫手段的完善,氫能將在21世紀(jì)的能源舞臺上大展風(fēng)采。
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