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详细了解高纯氢气的属性、用途及应用
- 2020-08-07-

氢气(H2)是一种无色、无味、无味、易燃、没毒的气体,在大气温度和压力下使用。它是宇宙中丰富的元素,但几乎不存在于大气中,因为上层大气中的单个分子在与较重的分子碰撞时可以获得高速,并从大气中喷出。它在地球上仍然相当丰富,但作为水等化合物的一部分。下面带你正确认识氢气的属性、用途及应用。

氢在空气中燃烧,火焰呈淡蓝色,几乎看不见。氢是所有气体中Z轻的,大约是空气的十五分之一。氢气容易点燃,与氧气或空气一起形成爆炸性气体(氢氧)。

氢在任何常见材料的单位重量中具有很高的燃烧能量释放。这种特性使其成为多级火箭上级的好燃料。

除了氦之外,氢是所有元素中沸点很低的。当冷却到沸点时,-252.76℃(-422.93℉)氢变成一种透明、无味的液体,其重量只有水的十四分之一。液氢没有腐蚀性,也没有特别的反应性。当从液体转化为气体时,氢膨胀大约840倍。它的低沸点和低密度导致液氢泄漏迅速分散。

工业氢气厂家表示,常见的大规模制氢工艺是碳氢化合物的蒸汽重整,特别是天然气(主要是甲烷)。用于制氢方法的其他方法包括通过煤或碳氢化合物的部分氧化产生、电解水、从用于生产氯和其他产品的电解槽中回收副产品氢以及分解氨。氢气可从各种炼油厂和化工流程中回收供内部使用和销售,通常为净化气、尾气、燃料气或其他受污染或价值较低的流程。净化方法包括变压吸附、低温分离和膜气分离。

许多工业氢气用户购买它作为液体,可以根据需要汽化,而不是在自己的网站上生产。气态氢的液化是一个多阶段的过程,使用几种制冷剂和压缩,膨胀回路来产生极冷。作为该过程的一部分,氢通过“邻位,对位”转化催化剂床,将大部分“邻位”氢转化为“对位”形式。这两种双原子氢具有不同的能态。在室温下常见的“正氢”中,约占混合物的75%,原子核有平行的质子自旋。在“准”氢中,原子核有反平行的质子自旋在液态氢温度下,邻氢比对位氢不稳定。平衡混合物几乎都是对位氢,这意味着随着时间的推移,任何液化的正氢都会变成“对位”形式。这种自发的变化会释放能量,并导致储存的一部分液体蒸发。为了尽量减少这一点,对氢发送到仓库。一种常用的催化剂是水合氧化铁。

一些氢需求相对较小的工业过程可能会选择使用小型发电机来生产部分或全部氢需求。在过去,氨解离是一种常见的技术选择。小包装电解和碳氢化合物重整系统的改进使这些小容量制氢路线越来越具有吸引力。在某些情况下,这些成套系统可能是现场的氢源,或用于补充或备份其他供应源。

高包装、紧凑的碳氢化合物重整装置使现场碳氢化合物重整成为可能,其生产率远低于几年前被认为在商业上可行的生产率。同样,越来越节能的电解制氢装置,利用水和电力,在工厂常见的分配压力下生产高纯度的氢,也被应用于易用氢场所。

由于氢的丰富性和没污染的燃烧产物,很多人认为氢是“未来的燃料”。关于须消耗其他形式的能量来产生氢作为燃料这一事实,人们说得很少。氢气厂家表示,大多数氢是从水或甲烷等化合物中提取的,需要能量将氢从这些化合物中分离出来,然后分离、纯化、压缩或液化氢,以便储存和运输到使用点。氢的广泛生产、分配和使用将需要在有效和环境可接受的生产系统、运输系统、储存系统和使用装置方面进行许多创新和投资。

目前,人们对氢燃料电池技术的发展以及对非常规或储氢系统的研究有着浓厚的兴趣。为支持这些应用而开发的新技术和设备无疑也将在工业中得到应用。



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