氢基本概况

元素及衍生品:

氢    水    空气    碳水化合物   各种醇   各种酯   各种氨   合成氨    石油    天然气   各种聚合物    生物体   生命等等

    氢是重要工业原料，如生产合成氨和甲醇，也用来提炼石油，氢化有机物质作为收缩气体，用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法，产品的性质更易控制，同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。由于氢气很轻，人们利用它来制作氢气球。氢气与氧气化合时，放出大量的热，被利用来进行切割金属。利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢弹，其威力比原子弹大得多。现在，氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源，用于汽车等的燃料。为此，美国于2002年还提出了“国家氢动力计划”。但是由于技术还不成熟，还没有进行大批的工业化应用。2003年科学家发现，使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4～8倍。认为可能会让同温层的上端更冷、云层更多，还会加剧臭氧洞的扩大。但是一些因素也可抵销这种影响，如使用氯氟甲烷的减少、土壤的吸收、以及燃料电池的新技术的开发等。

    水对人体的作用主要有三个方面: 构成人体组织的重要作用。人体内的水液统称为体液，它集中分布在细胞内、组织间和各种管道中，是构成细胞、组织液、血浆等的重要物质。补充营养和参与机体各种代谢的作用。在饮用水中，含有许多丰富的矿物质，如钙、镁、铁、铜、铬、锰等元素，这些元素含量适当则对人体健康有益。同时，水还可以帮助机体消化食物、吸收营养、排除废物、参与调节体内酸碱平衡和体温，并在各器官之间起润滑作用。运输的媒介作用。水作为体内一切化学反应的媒介，是各种营养素和物质运输的介质。

    氨常用作制冷济 

    石油中碳氢两种元素所组成的化合物，成分很复杂，并且随产地不同而异。按其结构又分为烷烃（包括直链和支链烷烃）、环烷烃（多数是烷基环戊烷、烷基环己烷）和芳香烃（多数是烷基苯），一般石油中不含有烯烃。 石油中含硫化合物主要有硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二硫化物（RSSR）和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢（H2S）。 石油中含氧化合物主要有环烷酸和酚类（以苯酚为主），此外还含有少量脂肪酸。环烷酸是指含有11～30个碳原子的羧酸，分子中含有一个或多个骈合脂环，羧基可以在脂环上或在侧链上。如： 在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。 石油中含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类（RNH2）等。因吡咯在空气中易氧化，颜色逐渐变深，这踉汽油久存颜色变深有关。 石油的化学组成是没有一定的，随产地不同而异。根据含烃的成分不同一般将石油分为烷烃基石油、环烷基石油、混合基石油和芳烃基石油等几大类。但许多产油国家常根据本国的资源情况而有不同的分类。 

    天然气是城市燃气种类之一，城市燃气按来源可分为天然气、人工煤气和液化石油气三大类。从燃料特性和综合效益上分析，首推天然气。天然气是埋藏在沉积岩内的有机物，在长期的地质条件作用下，经过复杂的有机化学反应而形成，是蕴藏在地层内的优质可燃气体，通过钻井开采出来。它的主要成分是甲烷、另外还含有氮、二氧化碳、硫化氢和微量的惰性气体。天然气具有经济、安全、洁净、方便等特点。天然气经过净化处理，除去油、水和机械杂质后输入集气站，经过加压加臭，即可输入城市供气管网，输进千家万户。经过净化处理后的天然气无毒、无色，正常燃烧后不产生有害气体或杂质。一般情况下，不达到爆炸极限(空气中含量超过20%)不会发生危险。天然气用途很广，它既可作为工农业生产和人民生活中的燃料，也可以作为化工原料。此外它还可以作为汽车、空调等的燃料

液氢:100M3以上, 20000元/M3       20M3以下, 50000元/M3      我国    每辆液氢铁路槽车要外加10万元的预冷费美国到70年代后期随着生 产规模的不断扩大，液氢价格已降到10-20美分／磅（15.6-31.2美元／m3）。 

目前仅有陕西兴平化肥厂的液氢生产装置和101所新建液氢生产装置可生产

在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里，如果按重量计算，氢只占总重量的1%，而如果按原子百分数计算，则占17%。氢在自然界中分布很广，水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢；泥土中约有1.5%的氢；石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中，氢气倒不多，约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢却是最多的元素。据研究，在太阳的大气中，按原子百分数计算，氢占81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。

氢的利用

     自从工业革命开始以来，人类通过燃烧化石燃料，已经把数十亿吨有毒污染物倾倒在大气层中。燃烧化石燃料，每年有50亿吨炭、约1000万吨硫和比此数少一些的氮氧化物进入大气层。氢作为燃料的独一无二的优点是，它的燃烧产物是水，不会污染环境，燃料循环与生物圈相吻合

    氢的运输和销售费用要比输电的便宜，在许多情况下，把现有的天然气管线改造一下，就能用来运输氢。运送氢的费用只为远距离输电的八分之一。氢还可能比电更宜于储存。按重量计算，氢的能量是同量汽油能量的2.5倍左右。如果把喷气机上的燃料换成同等效能的氢，就会大大节省重量，这也使氢成为一种航空燃料具有的明显优点。

    如果把气态氢效率高的优点考虑进去，那么生产相当于3.78升汽油的气态氢需花费约1.4美元。如果要化石燃料燃烧对环境污染负责的话，则每升汽油的实际成本至少要再增加25美分。因此，当考虑总的社会开支时，甚至现在用氢也比用化石燃料便宜。

再生能源

在可再生能源得到大量应用之前，氢主要由天然气作原料来生产。21世纪中叶以前，煤炭可能成为生产氢的最便宜的原料。高温气冷堆将是制备氢的理想热源，它可提供高达1000℃以上的高温。

现在，世界各国都在探索用廉价的方法制备氢的途径，而且取得了许多新成果。美国能源部1993年投资6300多万美元，用于研究与开发利用氢气代替汽油作汽车燃料。科学家们认为氢气将是21世纪后半期汽车的主要燃料。氢气具有对大气污染少，燃烧时不会排放SOx、NOx和CO2等有害气体，完全符合美国于1990年颁布的净化空气法的要求。石油、天然气和煤炭等化石燃料，生成过程很慢，要经历几百万年，甚至几亿年，开采一点少一点，终究有一天会枯竭的。而氢气却是取之不尽，用之不竭的能源，可减少对进口石油的依赖，能实现能源自给自足，可节约大量用于进口石油的外汇。但是，美国过去对研究与开发氢气重视不够，大大落后于德国、瑞典和日本等国家，所以，现在要迎头赶上。

    关于利用氢气作汽车燃料的问题，美国研究的重点是开发燃料电池。这种电池，除了用氢气外，还可用天然气、甲醇、乙醇和其他气体。美国科学家瑟法斯说：燃料电池的能源转换效率可达到40％～55％，如果利用它的热能，还可使能源转换效率提高到80％。美国液化空气专家珀要称：氢气为“未来的燃料”，在21世纪下半期，也许会取代汽油作车用燃料。

氢能源的开发与利用

    当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。

　　氢作为能源有许多优越性。水通过光分解可制得氢，水是取之不尽，用之不竭的原料，又十分低廉，地球的表面有 是水，储量很大。氢燃料燃烧后又生成水，是一种燃烧无害、十分清洁的能源。氢在储存、输送上比电力损失小，而且氢燃烧热值高，1kg氢燃烧产生的热量相当于3kg汽油或4.5 kg焦炭的发热量。但是在实际的应用中氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的问题。

　　时至今日，氢能的利用已有长足进步。自从1965年美国开始研制液氢发动机以来，相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。我国长征2号、3号也使用液氢做燃料。利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。

　　目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。如今世界上有50多个实验室在进行研究，至今尚未有重大突破，但它蕴育着广阔的前景。

　　发展氢能源，将为建立一个美好、无污染的新世界迈出重要一步。