氫是美麗自然界擁有朋友最多，存在最普遍的元素大家迂求，據(jù)宇宙學(xué)家的保守估計(jì)碾盐，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75％。在我們生活的地球上揩局，除空氣中含有部分氫氣外毫玖，其他的身影都謙虛的以化合物的形態(tài)貯存于你再熟悉不過(guò)的水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)某位數(shù)學(xué)天才學(xué)著痞子蔡《第一次親密接觸》的思索樣子推算付枫，如把海水中的氫全部提取出來(lái)烹玉，燃燒所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。但是必須有個(gè)前提阐滩，提取工藝要走上前沿二打，即方便實(shí)用消耗小，目前這個(gè)階段還是萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步掂榔。下面我們一起走進(jìn)氫继效，了解一下它的背景和開(kāi)發(fā)能源之路吧。

【追溯家世】

開(kāi)天辟地奇點(diǎn)爆炸的那一瞬間装获，氫就開(kāi)始了漫長(zhǎng)的造化瑞信。在寬廣的自然界無(wú)憂(yōu)無(wú)慮的度過(guò)了那看不到盡頭的默默無(wú)聞的歲月，無(wú)人問(wèn)津更別提為人類(lèi)造福了穴豫。時(shí)間行進(jìn)到16世紀(jì)末期凡简，瑞士有個(gè)化學(xué)家叫巴拉采爾斯，一不小心把把碎鐵片掉進(jìn)了硫酸中精肃，瞬間許多氣泡秤涩，像旋風(fēng)一樣騰空而起。年輕的他缺乏飽經(jīng)風(fēng)霜的經(jīng)驗(yàn)肋杖，沒(méi)有再深入研究溉仑，錯(cuò)失了功成名就的機(jī)會(huì)。直到1766年状植，英國(guó)優(yōu)秀的科學(xué)家卡文迪許確定這些氣泡中的物質(zhì)在空氣中可以燃燒生成水，但是由于受到傳統(tǒng)守舊思想的熏陶怨喘，沒(méi)有創(chuàng)新大膽的魄力津畸，只好稱(chēng)它為可燃空氣。隨著科學(xué)的發(fā)展和思維方式的轉(zhuǎn)變必怜，1787年法國(guó)杰出的化學(xué)家拉瓦錫最終給它取了一個(gè)好聽(tīng)的名字肉拓，氫，這也讓拉瓦錫光輝萬(wàn)丈梳庆。

后來(lái)社會(huì)進(jìn)步了暖途，儀器先進(jìn)了，又找尋到氫的兩個(gè)“能干”的大“哥哥”膏执，氘和氚驻售。他們是氫元素的同位素，有時(shí)候也把它們稱(chēng)為“重氫”和“超重氫”更米，這樣也給水找到了失散多年的的家人重水和超重水欺栗。

【看家本領(lǐng)】

雖然重量最輕，每升氫氣只有0.09克，氫卻身手不凡迟几，常溫常壓下為氣態(tài)消请，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)；若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓类腮，液氫就可變?yōu)楣虘B(tài)氫臊泰。不僅體型有三變，在所有氣體中蚜枢，氫氣的導(dǎo)熱性最好缸逃，比大多數(shù)氣體伙伴的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此是極好的傳熱載體祟偷。

氫毫不顧惜的奉獻(xiàn)自己造福人類(lèi)察滑，除了核燃料就數(shù)它的發(fā)熱值最高。氫氣火焰的溫度可高達(dá)2500℃修肠，只要與空氣輕微的親密接觸（3％－97％范圍內(nèi)）贺辰，遇見(jiàn)火花就熊熊燃燒了。與其他燃料兄弟相比嵌施，氫燃燒時(shí)最清潔饲化，除生成水和少量氮化氫外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì)吗伤，少量的氮化氫經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境吃靠。而且氫循環(huán)使用性好，燃燒反應(yīng)生成的水可用來(lái)制備氫足淆，來(lái)回反復(fù)的貢獻(xiàn)自己給社會(huì)巢块，無(wú)愧于老大的稱(chēng)號(hào)。

【崛起之路】

既然氫含量那么多巧号，又能燃燒產(chǎn)熱族奢。人類(lèi)怎么可能閉著眼睛不看不顧呢。既然司空見(jiàn)慣的水中有它的影子丹鸿，就從水開(kāi)始抽絲剝削吧越走。

也許你不知道，氫和氧分子愛(ài)的那么深靠欢，在純凈的水分子中他們結(jié)合非常牢固廊敌，決意要生死相守，要把它們分開(kāi)门怪，需花費(fèi)很大的力氣骡澈。比方說(shuō)，必須加熱到二薪缆、三千攝氏度的高溫秧廉，才能把水分解成氫氣和氧氣伞广。如果通過(guò)這樣收集到氫，不僅要消耗很多的能量疼电，而且還要有相應(yīng)的耐高溫嚼锄、耐高壓設(shè)備。為了避開(kāi)這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)蔽豺，實(shí)際上主要還是利用天然氣区丑、煤炭和石油產(chǎn)品作原料來(lái)制取氫氣。但是利用這些化石原料依然需要高溫和各種各樣的催化劑修陡，所以算不上是一種有前途的制氫技術(shù)沧侥。

隨著科學(xué)家刻苦的摸索，發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)也能幫大忙了魄鸦。在水中放入催化劑宴杀，陽(yáng)光照射，催化劑便能激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)拾因，把水分解成氫和氧旺罢。最困難就是找那些可靠穩(wěn)定的催化劑了。現(xiàn)在找到的二氧化鈦和某些含釕的化合物绢记，就是較適用的光水解催化劑扁达，但是還不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用。一旦更有效的催化劑問(wèn)世蠢熄，水中取“火”——制氫就成為可能跪解。那時(shí)，只要在汽車(chē)签孔、飛機(jī)等油箱中裝滿(mǎn)水叉讥，再加入光水解催化劑，陽(yáng)光照射下饥追，水便不斷地分解出氫节吮，成為發(fā)動(dòng)機(jī)的能源。

用氫作為燃料判耕，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動(dòng)翘骂，而且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕作用小壁熄，可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合碳竟，完全可省去一般汽車(chē)上所用的汽化器草丧，從而可簡(jiǎn)化現(xiàn)有汽車(chē)的構(gòu)造∮ㄎΓ看看昌执，作為元素周期表的老大烛亦，不僅樹(shù)立良好形象起模范帶頭作用，還主動(dòng)擔(dān)任重大的社會(huì)責(zé)任了懂拾。

化學(xué)家們?cè)诤诎抵忻髑斑M(jìn)之時(shí)煤禽，生物學(xué)家尋覓到了新思路。他們發(fā)現(xiàn)了不少能夠產(chǎn)氫的細(xì)菌岖赋，一類(lèi)是化能異養(yǎng)菌檬果，一類(lèi)是光合自養(yǎng)菌。已知產(chǎn)氫的化能異養(yǎng)菌有30多種唐断，能夠發(fā)酵糖類(lèi)选脊、醇類(lèi)、有機(jī)酸等有機(jī)物脸甘，吸收其中的一部分化學(xué)能來(lái)滿(mǎn)足生命活動(dòng)的需要恳啥，同時(shí)把另一部分能量以氫氣的形式釋放出來(lái)。

光合自養(yǎng)菌比化能異養(yǎng)菌更有能耐丹诀，它們不需要消耗有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物钝的，而能像綠色植物那樣吸收太陽(yáng)光，把簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物以滿(mǎn)足自身的需要忿墅，同時(shí)放出氫氣扁藕。太陽(yáng)光取之不盡，無(wú)機(jī)物到處都是疚脐，所以用光合自養(yǎng)菌產(chǎn)氫大有前途亿柑。至今，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約13種紫色硫細(xì)菌和紫色非硫細(xì)菌可以產(chǎn)生氫氣棍弄。據(jù)悉望薄，美國(guó)宇航部門(mén)準(zhǔn)備把一種光合細(xì)菌——紅螺菌帶到太空中去，用它放出的氫氣作為能源供航天器使用呼畸。除了細(xì)菌痕支，生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，綠藻在無(wú)氧條件下被太陽(yáng)光照射時(shí)蛮原，也可以放氫氣卧须，甚至某些高等植物也是光合放氫的好材料。

【漂浮思緒】

既然氫有那么多的優(yōu)點(diǎn)儒陨，就不能不讓人想入非非了花嘶。

愛(ài)琢磨的科研者提出想法，從植物身上取出葉綠體蹦漠，使之成為“生產(chǎn)氫氣的工廠”椭员。第一臺(tái)葉綠體制氫裝置于1973年在美國(guó)問(wèn)世了，問(wèn)題是天然的葉綠體壽命太短笛园，需要尋找延長(zhǎng)它們工作壽命的辦法隘击。

還有些具備高級(jí)想象力的科學(xué)家提出培育“氫樹(shù)”的設(shè)想侍芝。他們認(rèn)為，如果讓植物的光合作用保留在分解水的階段埋同，使氫不與二氧化碳起作用州叠，而直接從植物體內(nèi)分離出來(lái)，那么莺禁，一棵棵的“氫樹(shù)”就可以直接給我們提供純凈的氫氣了留量。

這里還有一個(gè)更狂想的念頭，先臆想一下這個(gè)震撼性的畫(huà)面：大海的上空哟冬，刮過(guò)一陣兇猛的大風(fēng)楼熄。大風(fēng)過(guò)后，1千米的海面上浩峡，突然燃起了通天大火可岂。你正疑惑吧，慢慢告訴你大火引起的原因翰灾。由于那陣以每小時(shí)200公里疾馳的大風(fēng)與海水發(fā)生猛烈摩擦缕粹，產(chǎn)生了很高的熱量，將水中的氫原子和氧原子分離纸淮，并通過(guò)大風(fēng)里電荷的作用平斩，使氫離子發(fā)生爆炸，從而形成了“火貉士椋”绘面。據(jù)數(shù)學(xué)高手估算，這場(chǎng)“火撼藁Γ”所釋放出的能量揭璃，相當(dāng)于200顆氫彈爆炸時(shí)所產(chǎn)生的全部能量。氫彈也是用氫元素中的重氫（又稱(chēng)氘）等作為原料做成的亭罪，它們的原子核聚合到一塊所釋放的聚變能很大瘦馍，比核電站反應(yīng)堆里發(fā)生的裂變反應(yīng)的能量大4倍！海水里含有幾十萬(wàn)億噸氘应役，按世界上目前的能量消耗水平計(jì)算情组，可供人類(lèi)使用幾百億年。不過(guò)與氫的非核利用相比箩祥，后者更具危險(xiǎn)性呻惕。

不過(guò)這些都是有點(diǎn)終極幻想的喜劇感，只能豐富人們的精神世界了滥比。下面讓氫做點(diǎn)實(shí)際的工作吧。

【建功立業(yè)】

以前國(guó)慶節(jié)到了做院，舉國(guó)歡慶盲泛。首都天安門(mén)前濒持，五顏六色、大大小小的氣球高高地浮在空中寺滚，迎風(fēng)飄揚(yáng)柑营，翩翩起舞，十分好看村视，人們都說(shuō)這是“白天的焰火”官套。這可都是氫氣的功勞。不過(guò)人們發(fā)現(xiàn)蚁孔，如果氫氣泄漏了奶赔，加上外界摩擦引起靜電會(huì)發(fā)生爆燃，造成灼傷杠氢。為什么會(huì)被灼傷呢?我們知道燃燒的前提是易燃?xì)怏w達(dá)到一定的濃度站刑，如果裝在氣球中，氫氣濃度較高查過(guò)了著火點(diǎn)鼻百。但燃燒時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)绞旅，因?yàn)闅馇蚱屏押髿錃獍l(fā)散的非常快温艇，很快就全部燒完了因悲，因此不會(huì)發(fā)生持久性燒傷，大部分是瞬間的高溫灼傷勺爱。所以現(xiàn)在填充氣球漸漸的不用它了晃琳，用氦氣取代了。

但留得青山在不愁沒(méi)柴燒邻寿，何況氫又本領(lǐng)卓越呢蝎土。氫最高興的是自己很早就涉足航空領(lǐng)域了，那可是飛躍地球的偉大夢(mèng)想啊绣否。

早在第二次世界大戰(zhàn)期間誊涯，氫即用作A—2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的液體推進(jìn)劑。196O年液氫首次用作航天動(dòng)力燃料蒜撮。1970年美國(guó)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暴构。再加上我們的神州系列飛船，氫已是火箭領(lǐng)域的常用燃料了段磨。

對(duì)航天飛機(jī)而言取逾，減輕燃料自重，增加有效載荷變得更為重要苹支。因?yàn)闅涞哪芰棵芏群芨呃纾壳Э藲淙紵蟮臒崃浚s為汽油的3倍债蜜，意味著燃料的自重可減輕2／3晴埂，這對(duì)航天飛機(jī)飛躍地球無(wú)疑是極為有利的究反。

【瓶頸之苦】

氫存儲(chǔ)方式有物理方式和化學(xué)方式兩種。物理方式有兩種：一是液態(tài)氫法儒洛，此法的能量密度最大精耐，其困難是，保持液態(tài)氫容器處于-253℃以下是一項(xiàng)難度極大的絕熱保溫技術(shù)琅锻；二是以高壓方式（2000～3000kPa）儲(chǔ)存于金屬容器中卦停，即高壓氣瓶法，此法的能量密度小恼蓬，貯氫量少惊完。

目前研究最熱的是金屬“吸收”氫氣，反應(yīng)生成金屬氫化物滚秩，同時(shí)放出熱量专执。其后，將這些金屬氫化物加熱郁油，它們又會(huì)分解本股，將儲(chǔ)存在其中的氫釋放出來(lái)。這些會(huì)“吸收”氫氣的金屬美其名為儲(chǔ)氫合金桐腌。儲(chǔ)氫合金都是固體拄显，需要用氫時(shí)通過(guò)加熱或減壓使儲(chǔ)存于其中的氫釋放出來(lái)，因此是一種極其簡(jiǎn)便易行的理想儲(chǔ)氫方法案站。主要有鈦系儲(chǔ)氫合金躬审、鋯系儲(chǔ)氫合金、鐵系儲(chǔ)氫合金及稀土系儲(chǔ)氫合金蟆盐〕斜撸科學(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)材料石挂，又作為飛船的動(dòng)力燃料博助。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”痹愚，這樣飛船在宇宙中就能飛行更長(zhǎng)的時(shí)間富岳。