氫能的秘密/換個角度看世界

基本介紹

  • 書名:氫能的秘密/換個角度看世界
  • 類型:科技
  • 出版日期:2013年9月1日
  • 語種:簡體中文
  • 作者:李華金
  • 出版社:成都地圖出版社
  • 頁數:215頁
  • 開本:16
內容簡介,圖書目錄,文摘,序言,

內容簡介

《換個角度看世界》介紹了生命科學、化學領域中各方面的基礎知識,通過趣味性、知識性、實用性良好結合的具體實例,讓孩子換上科學的角度去認識感知這個世界。氫能屬於新能源中的一種,它的開發和套用是當前世界各國都密切關注的問題。
李華金編著的《氫能的秘密》詳細介紹了氫能知識,為青少年打開一扇通往了化學知識殿堂的大道。

圖書目錄

“氫”的面紗
撥雲見日——氫的發現
神秘的背後——氫的常識
靈活多樣——氫的形態
瑕不掩瑜——氫的性質
潔淨能源——氫能的特點
新能源之星——氫能
傳統制氫方法
新的制氫方法
氫氣的儲存
氫氣的純化
氫氣儲運及使用安全問題
氫能的特性
高效無污染的能源
理想且永恆的能源
氫能的用途
天上地下——作為燃料
方便快捷—一用於發電
核聚變
氫彈
氫氣球
氫能的其他用途
氫與燃料電池
燃料電池概述
燃料電池發展狀況
作為攜帶型電子產品的電源
氫能汽車
偉大的預言
氫能汽車的套用類型
氫能汽車的現在與未來
氫能在國內外的開發與利用
氫能在國外
氫能在中國
風光無限——氫能的未來
氫能和氫經濟
徘徊在爭論中的氫經濟
氫能有望取代石油
世界能源問題
能源的詮釋
能源危機與希望
中國面憷的能源危機
21世紀能源危機迫在眉睫
世界能源消費預測
能源的可持續發展
新能源發展現狀和趨勢
附錄發現氫的主要化學家及其趣聞軼事
海爾蒙特
卡文迪許

文摘

談到氫,我們不禁會問,氫是怎么來的?又是誰發現了氫呢?
氫的存在,早在16世紀就有人注意到了,但因當時人們把接觸到的各種氣體都籠統地稱作“空氣”,因此,氫氣並沒有引起人們足夠的重視。而到18世紀末,已經有很多人做過製取氫氣的實驗。因此,事實上我們很難說究竟是誰發現了氫,即使公認對氫的發現和研究有過很大貢獻的化學家卡文迪許本人也認為氫的發現不只是他一人的功勞。
早在16世紀,瑞士著名醫生帕拉塞斯就曾描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產生。他說:“把鐵屑投到硫酸里,就會產生氣泡,像旋風一樣騰空而起。”他還發現,這種氣體可以燃燒。然而由於他是一位著名的醫生,病人非常多,他也就沒有時間去做進一步的研究。就這樣,一個世紀過去了。到了17世紀,比利時著名的醫療化學派學者海爾蒙特發現了氫。那時人們的智慧被一種虛假的理論所蒙蔽,大家認為不管什麼氣體都不能單獨存在,既不能收集,也不能進行測量。這位醫生當然也不例外,認為氫氣與空氣沒有什麼不同,於是很快就放棄了研究。
最先把氫氣收集起來並進行認真研究的是英國的一位化學家卡文迪許。
卡文迪許非常喜歡化學實驗,有一次實驗過程中,他不小心把一個鐵片掉進了鹽酸中,當他正在為自己的粗心而懊惱不已時,卻發現鹽酸溶液中有很多氣泡產生,這種現象一下子吸引了他,剛才的氣惱心情也全跑到九霄雲外了。他努力地思考著:這種氣泡是從哪兒來的呢?它原本是鐵片中的呢,還是存在於鹽酸中呢?於是,他又做了幾次實驗,把一定量的鋅和鐵投到充足的鹽酸和稀硫酸中(每次用的硫酸和鹽酸的質量是不同的),結果發現所產生的氣體量是固定不變的。這說明這種新的氣體的產生與所用酸的種類沒有關係,與酸的濃度也沒有關係。
接下來,卡文迪許用排水法收集了新氣體,他發現這種氣體不能幫助蠟燭的燃燒,也不能幫助動物的呼吸,如果把它和空氣混合在一起,一遇到火星就會爆炸。卡文迪許是一位十分認真的化學家,他經過多次實驗終於發現了這種新氣體與普遍空氣混合後發生爆炸的極限。他在論文中寫道:如果這種可燃性氣體的含量在9.5%以下或65%以上,點火時雖然會燃燒,但不會發出震耳的爆炸聲。
1766年,卡文迪許向英國皇家學會提交了一篇名為《人造空氣實驗》的研究報告,在報告中他講述了用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用製得“易燃空氣”(即氫氣),並用普利斯特里發明的排水集氣法把它收集起來進行研究。
卡文迪許發現,一定量的某種金屬分別與足量的各種酸發生反應,所產生的這種氣體的量是固定的,與酸的種類、濃度都無關;他還發現,氫氣與空氣混合後點燃會爆炸;又發現氫氣與氧氣化合生成水,從而認識到這種氣體和其他已知的各種氣體都不同。但是,由於他當時非常相信燃素說,按照他的理解,這種氣體燃燒起來這么猛烈,一定富含燃素,而按照燃素說,金屬也是含燃素的。所以,他認為這種氣體是從金屬中分解出來的,而不是來自酸。他構想金屬在酸中溶解時,“他們所含的燃素便釋放出來,形成了這種可燃空氣”。他甚至曾一度構想氫氣就是燃素,沒想到這種推測很快就得到當時的一些傑出化學家舍勒、基爾萬等的贊同。
當時很多信奉燃素學說的學者認為,燃素是有“負重量”的。那時的氣球是用豬的膀胱做成的,把氫氣充到這種膀胱氣球中,氣球便會徐徐上升,這種現象曾經被一些燃素學說的信奉者們作為“論證”燃素具有負重量的根據。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學家,後來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題,通過精確研究,證明氫氣是有重量的,只是比空氣輕很多。
他是這樣通過實驗來檢驗氫氣重量的:先用天平稱出金屬和裝有酸的燒瓶的重量,然後將金屬投入酸中,用排水集氣法把產生的氫氣收集起來,並測出體積。接下來再稱量發生反應後燒瓶以及燒瓶內裝物的總重量。這樣他確定了氫氣的相對密度只是空氣的9%。可是,那些化學家仍固執己見,不肯輕易放棄舊說,鑒於氫氣燃燒後會產生水,於是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。P2-5

序言

人們常常提到的綠色能源,有太陽能、氫能、風能等。但另一類綠色能源,就是綠色植物給我們提供的燃料,我們也管它叫做綠色能源,又叫生物能源或物質能源。其實,綠色能源是一種古老的能源,千萬年來,我們的祖先都是伐樹、砍柴燒飯、取暖,生息繁衍。這樣生存的後果是給自然生態平衡帶來了嚴重的破壞。沉痛的歷史教訓告訴我們,利用生物能源,維持人類的生存,甚至造福於人類,必須按照它的自然規律辦事,既要利用它,又要保護它,發展它,使自然生態系統保持良性循環。
綠色能源也稱清潔能源,它可分為狹義和廣義兩種概念。狹義的綠色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能。這些能源消耗之後可以恢復補充,很少產生污染。廣義的綠色能源則包括在能源的生產及其消費過程中,選用對生態環境低污染或無污染的能源,如天然氣、清潔煤(將煤通過化學反應轉變成煤氣或“煤”油,通過高新技術嚴密控制的燃燒轉變成電力)和核能等等。
氫能是通過氫氣和氧氣反應所產生的能量。氫能是氫的化學能,氫在地球上主要以化合態的形式出現,是宇宙中分布最廣泛的物質,它構成了宇宙質量的75%。氫能在21世紀有可能在世界能源舞台上成為一種舉足輕重的能源。它是一種極為優越的新能源,其主要優點有:燃燒熱值高,每千克氫燃燒後的熱量,約為汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。燃燒的產物是水,是世界上最乾淨的能源。資源豐富,氫氣可以由水製取,而水是地球上最為豐富的資源,演繹了自然物質循環利用、持續發展的經典過程。
氫能被視為2l世紀最具發展潛力的清潔能源,人類對氫能套用自200年前就產生了興趣,自20世紀70年代以來,世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能研究。中國對氫能的研究與發展可以追溯到20世紀60年代初,中國科學家為發展本國的航天事業,對作為火箭燃料的液氫的生產、H2/O2燃料電池的研製與開發進行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統進行開發,則是從20世紀70年代開始的。現在,為進一步開發氫能,推動氫能利用的發展,氫能技術已被列入《科技發展“十五”計畫和2015年遠景規劃(能源領域)》。

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