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水能变成燃料吗?

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水能变成燃料吗?

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,暂无简介 2019-05-22回答

人们常说:“水火不相容。”水是最常用的灭火剂,但是水又是由氢气燃烧形成的。在燃烧过程中,每两个氢原子和一个氧原子化合,生成一个水分子,同时放出大量热能。虽然水的性质很稳定,但是在一定的条件下,我们可以迫使水重新分解成氢气和氧气。

将氢气冷却至-240℃以下,再加以压力,氢就会变成一种无色的液体,也就是液态氢。液态氢的热值几乎是汽油的3倍,燃烧时又十分干净,不会产生有害气体,因此被人们誉为理想燃料。它被广泛应用于火箭、飞机、轮船、汽车、发电厂等领域。目前正在研制中的以液态氢为燃料的飞机,最高时速可达到6400千米,比著名的超音协和式飞机还要快2倍。因此,以水制氢已成为许多国家都十分重视的一个新课题。

在水中通上直流电,可以轻易地将水分解为氢气和氧气。不过,用电解法制得的氢气用于工业用途、作为燃料是得不偿失的,因为今天的电力成本还较贵。一旦可控热核反应研制成功,电力就会变得十分低廉。到那时,电解法制氢将成为将低廉电力转变成廉价燃料的简便方法。

太阳每秒钟射到地面上的总能量高达80万亿千瓦,比现在全世界的发电总量还要大几万倍,因此人们在以水制氢这个问题上,自然会想到利用天然免费的太阳能。

利用阳光电池将水电解为氢气和氧气早已成功了。不过由于目前阳光电池的造价还较贵,效率也不高,一般仅有15%左右,因此用阳光电池电解水制氢,成本还是太高。

那么,可不可以利用阳光的热量,将水直接分解成氢气和氧气呢?这是可以的。水在1000℃以上时,会有小部分分解成氢和氧,随着温度的上升,分解的比例也逐渐提高,而今天的太阳灶,在焦点处可获得3000℃~3500℃的高温。

现在,化学家找到了一种在阳光下帮助水分解的催化剂。他们发现,在水中加入一些二氧化钛(里面充满了氧化铁),或者在水中放入一些钉化合物,再用阳光或用汞灯照射,水就会在这种催化剂的催化下,不断分解成氢气和氧气。目前利用太阳能的效率已达10%左右。这种方法简便经济,具有很大的发展前景。

生物学家也在进行以水制氢的工作,他们发现有不少藻类,如小球藻、固氮蓝藻、柱袍鱼腥藻和它们的共生植物红萍等,在一定的条件下都具有光合制氢的能力,其中有些被认为是很有希望用作以水制氢的。

另外,生物学家还找到一种微生物,在阳光照射下,这些微生物在水中会不断地将水分解,放出氢气,然后用容器将氢气收集起来,就能用作燃料。这种微生物对人类是无害的,也不会污染环境,培养的费用也很低,基本上已经可以采用这种方法进行工业生产。

 
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