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    全面解析氫氣的用途

    2017-6-28 9:14:30

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      了解氫氣用途之前,小編想給大家普及氫氣性質。
      氫在所有元素中是量輕的。在元素周期表中位于第一位。氧原子核外只有一個電子。氫有三種同位素,氫主要以化 合狀態存在于水、石油、煤、天然氣以及各種生物的組織中。它在地殼內的含量以原子百分比表示約為17.o%.水含有11% 重量的氫,泥土中含有約15%,100千米的高空主要成份也是氫氣,但在大氣層中的含量卻很低.鄰近地面的空氣只有極少 量的氫。光譜分析的結果表明,大陽和星球的大氣中含有大量的氫,以原子百分比表示大約81.75%,從整個宇宙來看,氫是含量最多的一種元素。
      (一)氫氣的物理性質 在通常狀況下,氫氣是一種無色,無味和無嗅的氣體。它比空氣輕.據測定,在標準狀況下(溫度為0℃,壓強為101, 325千帕),1升氫氣的質量是0.089克。氫氣跟同體積的空氣相比,質量約是空氣的1/14,比空氣輕重4.38倍。在101. 325千帕下,氫氣在一252.8℃(20.2K)時,能變成無色的液體,在一259.2℃(13.8K)時,能變為雪狀的固體。它難溶于 水,也難液化。這樣輕的氣體,自然具有最大的擴散速度和很高的導熱性,它的導熱率比空氣大7倍。氫在水中的溶解度 很小,而在鎳、鈀和鉬中的溶解度都很大,一體積的鈀能溶解幾百體積的氫。氫的滲透性很強,常溫下可透過橡皮和乳膠 管,在高溫下可透過鈀、鎳、鋼等金屬薄膜。由于氫氣具有很強的滲透性,所以當鋼暴露于一定溫度和壓力的氫氣中時, 滲透于鋼的晶格中的原子氫在緩慢的變形中引起脆化作用。它在鋼的微觀孔隙中與碳反應生成甲烷。隨著甲烷生成量的增 加,使孔隙擴張成裂紋,加速了碳在微觀組織中的遷移,降低了鋼的機械性能,甚至引起材質的損壞。
      (二)氫氣的化學性質 氫氣在常溫下性質穩定,但在點燃或加熱等條件下,能夠跟許多物質發生化學反應。 1 氫氣的可燃性 氫氣在空氣里的燃燒,實際上是與空氣里的氧氣發生反應,生成水。這一反應過程中有大量熱放出,是相同條件下汽 油的三倍。因此可用作高能燃料,在火箭上使用。我國長征3號火箭就用液氫燃料。 不純的氫氣點燃時會發生爆炸。但有一個極限,當空氣中所含氫氣的體積占混合體積的4%-74.2%時,點燃都會產 生爆炸,這個體積分數范圍叫爆炸極限。當氫氣的純度達到74.2%以上時點燃只會燃燒不會產生爆炸。所以,在點燃使 用氫氣時必須十分注意安全。只有確保氫氣已經純凈后,方可點燃或加熱由氫氣。 2 氫氣的還原性 氫氣與氧化銅生成紅色的金屬銅與水,以上反應的實質是氫氣奪取氧化銅中的氧生成水,使氧化銅變為紅色的金屬銅。 氧化銅失去氧變成銅,氧化銅被還原了,即氧化銅發生了還原反應。這種含氧化合物失去氧的反應,叫做還原反應。能奪取 含氧化物里的氧,使它發生還原反應是的物質,叫做還原劑。氫氣是還原劑具有還原性
      (三)氫氣的用途 氫氣的用途是由氫氣的性質決定的。例如,氫氣密度是所有氣體中最小的,可將氫氣充入氣球中氣球就可以飛起來,如 放飛氫氣球、太空氫氣球、空飄氫氣球。氫氣也可充氫氣飛艇。 氫氣跟氧氣反應時放出大量的熱,氫氧焰可達3000℃的高溫,用于焊接或切割金屬;做高能燃料。利用氫氣的還原性, 可以冶煉有色金屬和高純鍺、硅,合成氨、鹽酸,石油加氫,制硬化油,高效能燃料,液氫還有希望成為動力火箭的推進劑。 其實氫氣是重要的化工原料。如:氫氣和氮氣在高溫、高壓、催化劑存在下可直接合成氨氣,目前,全世界生產的氫氣 約有2/3用于合成氨工業。在石油工業上許多工藝過程需用氫氣,如加氫裂化,加氫精制、加氫脫硫、催化加氫等。氫氣在 氯氣中燃燒生成氯化氫,用水吸收得到重要的化工原料棗鹽酸。氫氣和一氧化碳的合成氣,凈化后經加壓和催化可以合成甲 醇。在食品工業上,氫氣用于動植物油脂的硬化,制人造奶油和脆化奶油等。隨著新技術的發展,氫氣的應用將更為廣泛和 重要。

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