未来的氢能

Lan Kexue

·科学

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随着全球石油产量的持续

下降，人们开始担心能源

危机。那么人类能否开发出新能源呢？有人曾作过大胆的预言——未来可能变成氢能的世界。

丰富的氢能

车、船、飞机以及各种设备都将以氢为燃料，这不是毫无根据的幻想，而是有一定科学道理的。

氢是最轻的气体，在标准大气压0℃时，密度为0.0899克/升，到了-252.7℃时，会变成液体，叫液氢。当压力增大到数百万个大气压的时候，液氢就可变为金属氢了。这是因为随着温度和压力的变化，物质的结构也会变化。

氢燃烧时能放出大量的热量，每千克氢可放出热量34000千卡，是汽油的3倍。地球上氢资源极其丰富，虽然游离状态的氢很少，含氢的化合物却多得惊人。以水为例，氢占水的重量比例为11%。汪洋大海占地球面积的71%，仅海洋的水就有l.37×1018吨，南极洲覆盖着平均约1700米厚的冰层，这无疑也是极其丰富的“氢矿”。如果把海水中的氢都提取

出来，它所产生的总热量比世界上所

有矿物燃料的热量还大9000倍!这

个数字说明氢能是能源重要的后备

军之一。

氢的提取、贮藏和运输

那么，作为能源使用时，氢需要

解决什么问题呢？一个是要有耗能

低、成本低的提取氢的方法，因为氢

属二次能源，提取时也要消耗能量。

例如，利用太阳能从水中提取氢就是

努力的方向。另一个是要解决氢的

贮藏和运输问题。目前氢的贮藏和

运输有两种办法：一种是高压容器和

管道运输；另一种是把氢变为液氢之

后再贮藏、运输。前一种办法需要用

高达100～200个大气压的笨重的高

压容器，而且运输也不安全，一旦泄

漏就会有爆炸的危险。液氢贮藏和

运输效率虽比较高，但把氢压缩为液

氢要消耗大量的能源，还要用较贵的

低温容器。所以要安全高效地贮藏

和运输，是氢能实用化的一个重要课

题。

有些材料在一定温度与压力下

能吸收氢气形成氢化物，而当压力降

到一定值后，氢化物又会分解放出氢

气。凡具有这种吸脱特征的材料均

称为贮氢材料。在一定温度和压力

下，氢会由分子态分解为原子，此时

它能按一定比例进入晶体而形成金

属间化合物。伴随氢化物的形成，氢

气被大量吸收到金属中。当压力降

低到某一数值时，氢化物开始分解，

氢原子从晶体中脱出又变回氢分子，

这就是氢的吸收和脱出过程。这种

贮氢材料在形成氢化物时呈粉末状，

而不是块状。

颜士州

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