初中化学 举世瞩目的新能源

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问题的提出

目前的燃料，主要来自石油、煤和天然气，因燃用这类碳氢化石燃料、汽车排气造成城市公害、环境污染、酸雨已时有所闻。在过去的文献中，因空气污染酿成人类悲剧的事件则屡见不鲜[1]。随着人类对石油的消耗量以10年一个周期地倍增和地球上石油资源的日趋枯竭，当今世界能源正处于结构变革的前夕，谁将成为未来世界的理想能源呢？

21世纪的理想能源-----氢能

氢能，又称氢燃料。直接用氢做燃料，是理想而现实的方案。在众多的新能源“候选者”中，氢能以其热值高、资源丰富、无污染、重量轻、应用广泛等许多独特的优点而崭露头角。

氢的沸点为-252.8℃，在常温常压下为气态。氢气作为燃料：H2(g)+O2(g)→H2O(g)，△H0=-241.8kJ，每公斤燃料的热值约是汽油的3倍。氢燃烧生成水，水又可以分解制氢。这种燃烧和再生的往复循环，使氢气能成为一种“取之不尽，用之不竭”的宝贵资源。我们的地球表面有71%为水所覆盖，储水量约为2.1×1021t。若人类的制氢技术达到实用化后，氢能将成为一种极其廉价的能源。

氢是一种无污染的燃料。它燃烧后的产物是水蒸气，不会像碳氢化石燃料那样，因燃烧产生大量的煤烟及SO2、CO2、NO2、醛类等而污染自然环境。

氢燃料重量轻，在沸点时液体的密度只有0.07g/mL，用于航天、航空等高速运输工具，可以使载重与自重比成倍地提高。

除用于交通运输外，还可利用金属氢化物的化学能、热能、机械能转换功能作其他特殊的用途。因此，可以毫不夸张地说，氢将是举世瞩目的21世纪理想能源，我们将面临氢能时代。

制氢方法的进展

煤、石油、太阳能、风能、水能等直接来自大自然的能源为一次能源，而氢与电、汽油、柴油等人工制品的能源则为二次能源。一般说来，二次能源是同一次能源生产的。那么，如何才能获得大量的氢能呢？

以天然气、煤炭和石油产品做原料的催化蒸汽重整是目前最便宜的制氢方法。这种方法是在高温高压下，依靠镍等化合物，使碳氢化合物气体与水蒸气作用生成氢和一氧化碳等混合气体。由于依然是以碳氢化合物为原料，所以还称不上是一种有前途的制氢技术。

电解法制氢，则以水为原料，不必消耗这类碳氢化合物燃料，且纯度可达99.99~99.999%，但耗电量高，效率低。每生产1kg氢需要五、六十度电，总转换率还不到32%。

为此，从1970年开始科学家们又提出了一种热化学循环分解水制氢法的方案。其实质也是利用加热来分解水，所不同的是，通过镁、硫、钙、铁、溴、汞、碘等化合物作中间反应物，将水分解制氢分几步进行，形成一个热化学循环，从而使反应温度由2500~4000℃下降到800℃以下，降低了一部分消耗，总效率可达44%[2]。如日本东京大学采用：

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