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全麵解析氫氣的用途
2017-6-28 9:14:30
了解氫氣用途之前，小編想給大家普及氫氣性質。
氫在所有元素中是量輕的。在元素周期表中位於第一位。氧原子核外隻有一個電子。氫有三種同位素，氫主要以化
合狀態存在於水、石油、煤、天然氣以及各種生物的組織中。它在地殼內的含量以原子百分比表示約為17.o%．水含有11%
重量的氫，泥土中含有約15%，100千米的高空主要成份也是氫氣，但在大氣層中的含量卻很低．鄰近地麵的空氣隻有極少
量的氫。光譜分析的結果表明，大陽和星球的大氣中含有大量的氫，以原子百分比表示大約81.75%，從整個宇宙來看，氫是含量最多的一種元素。
(一)氫氣的物理性質
在通常狀況下，氫氣是一種無色，無味和無嗅的氣體。它比空氣輕．據測定，在標準狀況下(溫度為0℃，壓強為101，
325千帕)，1升氫氣的質量是0.089克。氫氣跟同體積的空氣相比，質量約是空氣的1／14，比空氣輕重4．38倍。在101.
325千帕下，氫氣在一252．8℃(20.2K)時，能變成無色的液體，在一259．2℃(13．8K)時，能變為雪狀的固體。它難溶於
水，也難液化。這樣輕的氣體，自然具有最大的擴散速度和很高的導熱性，它的導熱率比空氣大7倍。氫在水中的溶解度
很小，而在鎳、鈀和鉬中的溶解度都很大，一體積的鈀能溶解幾百體積的氫。氫的滲透性很強，常溫下可透過橡皮和乳膠
管，在高溫下可透過鈀、鎳、鋼等金屬薄膜。由於氫氣具有很強的滲透性，所以當鋼暴露於一定溫度和壓力的氫氣中時，
滲透於鋼的晶格中的原子氫在緩慢的變形中引起脆化作用。它在鋼的微觀孔隙中與碳反應生成甲烷。隨著甲烷生成量的增
加，使孔隙擴張成裂紋，加速了碳在微觀組織中的遷移，降低了鋼的機械性能，甚至引起材質的損壞。
(二)氫氣的化學性質
氫氣在常溫下性質穩定，但在點燃或加熱等條件下，能夠跟許多物質發生化學反應。 1 氫氣的可燃性
氫氣在空氣裏的燃燒，實際上是與空氣裏的氧氣發生反應，生成水。這一反應過程中有大量熱放出，是相同條件下汽
油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我國長征3號火箭就用液氫燃料。
不純的氫氣點燃時會發生爆炸。但有一個極限，當空氣中所含氫氣的體積占混合體積的４％－７４.2%時，點燃都會產
生爆炸，這個體積分數範圍叫爆炸極限。當氫氣的純度達到７４.2%以上時點燃隻會燃燒不會產生爆炸。所以，在點燃使
用氫氣時必須十分注意安全。隻有確保氫氣已經純淨後，方可點燃或加熱由氫氣。 2 氫氣的還原性
氫氣與氧化銅生成紅色的金屬銅與水，以上反應的實質是氫氣奪取氧化銅中的氧生成水，使氧化銅變為紅色的金屬銅。
氧化銅失去氧變成銅，氧化銅被還原了，即氧化銅發生了還原反應。這種含氧化合物失去氧的反應，叫做還原反應。能奪取
含氧化物裏的氧，使它發生還原反應是的物質，叫做還原劑。氫氣是還原劑具有還原性
(三）氫氣的用途是由氫氣的性質決定的。例如，氫氣密度是所有氣體中最小的，可將氫氣充入氣球中氣球就可以飛起來，如
放飛氫氣球、太空氫氣球、空飄氫氣球。氫氣也可充氫氣飛艇。
氫氣跟氧氣反應時放出大量的熱，氫氧焰可達3000℃的高溫，用於焊接或切割金屬；做高能燃料。利用氫氣的還原性，
可以冶煉有色金屬和高純鍺、矽，合成氨、鹽酸，石油加氫，製硬化油，高效能燃料，液氫還有希望成為動力火箭的推進劑。
其實氫氣是重要的化工原料。如：氫氣和氮氣在高溫、高壓、催化劑存在下可直接合成氨氣，目前，全世界生產的氫氣
約有2/3用於合成氨工業。在石油工業上許多工藝過程需用氫氣，如加氫裂化，加氫精製、加氫脫硫、催化加氫等。氫氣在
氯氣中燃燒生成氯化氫，用水吸收得到重要的化工原料棗鹽酸。氫氣和一氧化碳的合成氣，淨化後經加壓和催化可以合成甲
醇。在食品工業上，氫氣用於動植物油脂的硬化，製人造奶油和脆化奶油等。隨著新技術的發展，氫氣的應用將更為廣泛和 重要。
