氢能

当化石燃料逐渐耗尽，温室效应和酸雨越来越严重时，人们需要寻找理想的能源。这理想的能源就是氢能。氢燃料是二次能源。氢作为能源，它的热值虽然不高，但它的摩尔质量小，所以按单位质量计，热值达120.8MJ／kg，几乎是汽油的三倍。氢在宇宙中储量丰富。氢对人类生存的环境不会造成污染。从广义上讲，氢能还包括氢的同位素氘、氚的聚变反应释放的能量（这将在核能中另作介绍）。通常讲的氢能，只是指氢气燃烧放出的化学能。它的基本化学过程是氢跟氧反应生成水，并释放出热量；或者是氢和氧通过化学反应直接转变成电能（燃料电池）；或者是作为热和机械能的中间载体而实现能量转换。生产氢气的方法有：（1）来自化石燃料及其衍生物到1983年为止，世界上生产的氢气，有80％以上来自石油；也能从水煤气中分离得到，或分馏焦炉气获取。如果石油价格上升得太高，可能转移到以煤为原料以适应短期的需要。（2）电解水，将直流电通过水溶液（加入盐或碱以增大水的导电性）发生电解，但总的效率通常在30％以下。因为电源本身来自一次能源或再生能源，因此是生产氢气的昂贵方法。（3）热化学循环把水直接分解为它的成分元素，约需2500℃，这个过程消耗的能量比获得的氢气所产生的能量要多得多。金属跟水蒸气反应，产生氢气和一种金属氧化物，这种方法也还没有达到应用的程度。（4）生物的光解作用尚处于探索阶段。（5）化学的光解作用对光解化合物，如锰、钛、钌的配合物已作了很多的研究。此外，在钢铁和某些化工生产中，氢气作为副产品得到。有机物分解、硫化氢分解等等，也能得到氢气。

 

氢气作为能源使用，主要是利用它燃烧时释放的热量，它适用于目前消耗化石燃料的工艺，且设备也不必作很大的变动。氢气也可以作飞机、汽车的燃料。前苏联1988年的一架图-154喷气式客机，采用液氢及天然气组成的混合燃料，成功地进行了一次试飞，虽飞行仅21分钟，但毕竟是第一架使用氢燃料的飞机。氢引擎汽车是20世纪70年代开始研制的，日本一直处于领先地位。这类汽车，功率比烧汽油的汽车高两倍，且排出的废气中氮氧化物含量很低，不会污染环境。目前氢作为常规能源，主要是要解决它的储存问题。