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向水和微生物要氢能源% z4 @% g6 j, J `! [6 k; X) `# u
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在发展未来的动力预测中,人们对理想的未来的主要能源之一氢,越来越重视了。氢气在空气中燃烧,可达到1000T的高温;在氧气中燃烧,可达2800℃的高温。它产生的热量比汽油高得多,每升氢放出的热量为1千克汽油的3-4倍。( p0 O4 v- z. ~8 v/ H
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若将氢气冷却至-240℃以下,再经过加压,氢就变成一种无色的液体--液态氢。这是火箭、火车、飞机、轮船、汽车等的极佳燃料。
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科研人员经过多年的研究,已找出两种较为方便的制氢方法:一是光电化学电池分解水制氢。二是生物制氢,人工模仿植物光合作用分解水获取氢气。 & B* l( J6 P( I0 P- q
根据目前科学家的研究,还可利用微生物产生氢气。这方面的最初探索,大概在1942年前后。科学家们首先发现一些藻类的完整细胞,可以利用阳光产生氢气流。7年之后,又有科学家通过实验证明某些具有光合作用的菌类也能产生氢气。此后,许多科学工作者从不同角度展开了利用微生物产生氢气的研究。近年来,已查明有16种绿藻和3种红藻类有产生氢的能力。藻类主要是通过自身产生的脱氢酶,利用取之不尽的水和无偿的太阳能来产生氢气。这是太阳能在微生物作用下,转换利用的一种形式,这个产氢过程可以在 15-40℃的较低温度下进行。
. ]! P' e# N( p) X9 H 科学家们把具有产生氢气能力的细菌划分为4个类型:一种是依靠发酵过程而生长的严格厌氧细菌;第二种是能在通气条件下发酵和呼吸的兼性厌氧细菌;第三种是能进行厌氧呼吸的严格厌氧菌;第四种是光合细菌。 ) [$ C; E2 ]- m, }( C4 {4 f
利用微生物生产氢气,在一些国家曾做了中间工厂的试验性生产,结果令人满意。采用活力强的产气夹膜杆菌,在容积为10升的发酵器中,经8小时发酵作用后,产生约45升氢气,最大产氢气速度为每小时18-23升。利用微生物生产氢气燃料,目前尚处于研究探索或小规模试产阶段,离大规模工业化生产尚有不小距离。 6 X) C# K/ n" g. h# a
! Z8 S5 ]( x) A& J5 ~ 氢的储存和携带也很困难。若把它压缩到容积为40升的钢瓶中,加到150个大气压时,钢瓶内才能容0.5千克的氢;若把氢液化又需消耗大量的能量。经过多年研究,已找出了携带和储存氢气的方法。这些方法是:
6 R# I$ k( _' B8 c# p2 F0 s: `# } (1)用海绵状的吸氢金属将氢储存起来,使用时吸氢金属将氢放出。这种方法既减轻重量,便于携带,又可储存较多的氢。
# d+ i/ @' K9 |0 b0 p1 G/ z (2)利用某些金属氢化物(例如钒化氢)可以随温度变化的特点来储存和放出氢气。当温度由25℃升高到200℃时,钒化氢放出氢的压力就由1.9个大气压急剧升高到870个大气压。
% w9 {' a3 [2 z 目前,氢能源的发展由于制造氢的价格昂贵而受到制约,它比矿物燃料要贵2-3倍。同时氢的密度很低、体积大,要缩小体积,需在零下252℃的极低温和高压下进行,要消耗大量的能源。目前一些国家都在研究使用氢的发动机,研制用氢作燃料的汽车和飞机。此外,开发、运输和储存技术也还有待进一步解决。 |
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