氫的應(yīng)用及展望

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早在第二次世界大戰(zhàn)期間,氫即用作A?2火箭發(fā)動機的液體推進劑。196O年液氫首次用作航天動力燃料。1970年美國發(fā)射的“阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭也是用液氫作燃料,F(xiàn)在氫已是火箭領(lǐng)域的常用燃料了。對現(xiàn)代航天飛機而言,減輕燃料自重,增加有效載荷變得更為重要。氫的能量密度很高,是普通汽油的3倍,這意味著燃料的自重可減輕2/3,這對航天飛機無疑是極為有利的。今天的航天飛機以氫作為發(fā)動機的推進劑,以純氧作為氧化劑,液氫就裝在外部推進劑桶內(nèi),每次發(fā)射需用1450 m3,重約100 t。

  

  現(xiàn)在科學(xué)家們正在研究一種“固態(tài)氫”的宇宙飛船。固態(tài)氫既作為飛船的結(jié)構(gòu)材料,又作為飛船的動力燃料。在飛行期間,飛船上所有的非重要零件都可以轉(zhuǎn)作能源而“消耗掉”。這樣飛船在宇宙中就能飛行更長的時間。

  

  在超聲速飛機和遠程洲際客機上以氫作動力燃料的研究已進行多年,目前已進人樣機和試飛階段。

  

  在交通運輸方面,美、德、法、日等汽車大國早已推出以氫作燃料的示范汽車,并進行了幾十萬公里的道路運行試驗。其中美、德、法等國是采用氫化金屬貯氫,而日本則采用液氫。試驗證明,以氫作燃料的汽車在經(jīng)濟性、適應(yīng)性和安全性三方面均有良好的前景,但目前仍存在貯氫密度小和成本高兩大障礙。前者使汽車連續(xù)行駛的路程受限制,后者主要是由于液氫供應(yīng)系統(tǒng)費用過高造成的。美國和加拿大已聯(lián)手合作擬在鐵路機車上采用液氫作燃料。在進一步取得研究成果后,從加拿大西部到東部的大陸鐵路上將奔馳著燃用液氫和液氧的機車。

  

  氫不但是一種優(yōu)質(zhì)燃料,還是石油、化工、化肥和冶金工業(yè)中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精煉需要氫,如烴的增氫、煤的氣化、重油的精煉等;化工中制氨、制甲醇也需要氫。氫還用來還原鐵礦石。用氫制成燃料電池可直接發(fā)電。采用燃料電池和氫氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,其能量轉(zhuǎn)換效率將遠高于現(xiàn)有的火電廠。隨著制氫技術(shù)的進步和貯氫手段的完善,氫能將在21世紀(jì)的能源舞臺上大展風(fēng)采。
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