什么是氢气?工业制氢的方法主要有哪些?
什么是氢气
氢气,化学式为H₂,分子量为2.01588。是目前世界上已知的密度最小的气体,也是宇宙中含量最多的元素。
氢为燃烧最洁净,氢的燃烧产物是水,对环境不产生任何污染,所以现世界各国对以氢为新型能源的研究颇为重视。
注:氢气燃烧的化学方程式为:
点燃2H2+O2点燃2H2O
氢气分子)(氧气分子)(水分子)H2(氢气分子);O2(氧气分子);H2O(水分子)
氢燃料的热值高居各种燃料之冠
燃料 | 热值 |
---|---|
氢气 | 1.43*10^8 J/kg |
柴油 | 12.8*10^6 J/kg |
天燃气 | 52.7~55.6*10^6 J/kg |
液化石油气 | 47*10^6 J/kg |
煤炭 | 7000 kcal/kg ≈ 29.3*10^6 J/kg |
从表格我们可以看出:
氢气热值是柴油热值的约11倍;是天燃气热值的约2.6倍;是液化石油气热值的约3倍;是煤炭热值的约4倍。
注:J/kg(焦耳/千克)、kcal/kg(千卡/千克)、热值越高越容易发生爆炸
大家都知道,目前我国燃油汽车正在向新能源汽车转型,现在市面上新能源汽车基本都是电动汽车,经常开电动汽车和充过电的都知道,续航里程和充电效率问题是电动汽车的硬伤。
而这些问题氢燃料就可以解决,氢气的能量密度比燃油大,比锂电池高上百倍。氢燃料电池汽车平均加氢时间为3-5分钟,一次加满续航里程在500公里以上,能够满足长距离行驶与运输要求。
尽然氢能源汽车能解决电动汽车的硬伤,而且氢能源汽车具有造车成本低、续航能力强、环保节能减排、充能方式方便等优点。
那为什么氢能源汽车还没有普及呢?下面我们先聊聊目前几种主要的工业制氢方法
电解水制氢 (通电)(2H2O通电2H2↑+O2↑)
电解水,是指水 ()(H2O) 被直流电电解生成氢气和氧气的过程。
电流通过水 ()(H2O) 时,在阴极通过还原水形成氢气 ()(H2) ,在阳极则通过氧化水形成氧气 ()(O2) ,氢气生成量大约时氧气的2倍。
注: 气体符号()气体符号(↑)
水煤气制氢 高温(C+H2O高温CO+H2)
用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气。
注: (碳元素);(钴元素)C(碳元素);Co(钴元素)
电解饱和食盐水制氢 (通电)(2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑)
电解饱和食盐水后,食盐水中的氯化钠 (NaCl) 与水 ()(H2O) 发生电离,分别在阴极和阳极生成氢气 ()(H2) 与氯气 ()(Cl2) ,剩下的氢氧根离子与钠离子结合生成氢氧化钠 ()(NaOH) ,工业上常用电解食盐水制取氢氧化钠,由于氯离子或氯气与氢氧化钠溶液接触会生成氯化钠和次氯酸钠 (NaClO)
我搜到一半发现有专门写工业制氢的文章,而且有很高的深度,链接在文章的最后,有兴趣的可以点开看看
一开始写这篇文章,是因为我一直有个疑问:
氢能源在环保上符合国家政策;造车成本低、续航能力强、充能方式等优点对厂商、消费者来说都是好事。
电动汽车虽然说与燃油车的能源使用上相比要环保,但电动汽车的电池依旧会造成巨大污染,并没有氢能源来的环保,而且充能是时间还长
那为什么目前市面上基本是电动汽车,而很少出现氢能源汽车呢?
所以我就想到:是不是制氢工业还不成熟或其他的原因导致的?
下面精选一些资料,对氢能源有兴趣的可以点开看看
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