氢气,这个轻盈而神秘的气体,近年来可是科学界的 “当红炸子鸡”。先给大家来点直观的数据:据《自然》杂志报道,氢气在能源领域的应用已经超越了其他所有能源,成为了全球能源消耗的 “霸主”!今天,咱们就一起来深入探索氢气那五花八门的用途。
一,理想的高能燃料
氢气作为理想的高能燃料,具有诸多令人瞩目的优点。其燃烧产物只有水,完全无污染,这对于当前深受环境污染困扰的地球而言,无疑是一个绝佳的解决方案。想想看,石油、煤炭等传统能源在开采和使用过程中,给环境带来了多少难以承受的负担,而氢气燃烧后只产生水,堪称绿色环保的 “神助攻”。而且,氢气的发热量高,燃烧 1 克氢能释放出 142 千焦尔的热量,是汽油发热量的 3 倍 。另外,制取氢气的原料来源极为广泛,地球水资源丰富,从水中提取氢气的技术也在不断发展进步,这意味着氢气几乎是取之不尽、用之不竭的能源。
在氢能源的实际应用中,氢氧燃料电池备受关注。它的能量转化方式是将化学能直接转变成电能,其基本原理是电解水的逆反应。氢气从燃料电池的正极进入,氧气从负极进入,在催化剂的作用下,正极的氢分子分解成两个质子与两个电子,质子穿过质子交换薄膜与氧结合,电子则通过外部电路形成电流,从而为各种设备提供电力。不过,氢能源目前也存在一些缺点,制取成本高是一大难题,电解水需要消耗大量的电能;储存和运输也比较困难,氢气易燃,对安全措施要求极高,同时这也导致了成本的增加 。