氢-第3章

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重量仅占1％。在宇宙中，氢是最丰富的元素。在地球上氢主要以化和态存在于水和有机物中。有三种同位素：氕、氘、氚。　　　氢在通常条件下为无色、无味的气体；气体分子由双原子组成；熔点…259。14℃，沸点…252。8℃，临界温度33。19K，临界压力12。98大气压，气体密度0。0899克/升；水溶解度21。4厘米³；/千克水（0℃），稍溶于有机溶剂。　　　在常温下，氢比较不活泼，但可用合适的催化剂使之活化。在高温下，氢是高度活泼的。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。非金属元素的氢化物通常称为某化氢，如卤化氢、硫化氢等；金属元素的氢化物称为金属氢化物，如氢化锂、氢化钙等。　　　氢是重要的工业原料，又是未来的能源。　　　元素符号：H　　　英文名称：Hydrogen　　　相对原子质量：1。00797　　　原子半径/Å；：　0。79　　　电子构型：　1s1　　　原子体积/cm3/mol：　14。4　　　离子半径/Å；：　0。012　　　共价半径/Å；：　0。32　　　氧化态：　Ⅰ　　　发现：　　　1766年；　在英国伦敦；　由　H。　Cavendish　发现。　　　来源：　　　在宇宙中最丰富的元素；主要和氧结合；以水的形式存在与自然界；也存在于矿井、油和汽井之中。　　　用途：用于生产氨、乙醇、氯化氢、溴化氢、植物油和不饱和烃的氢化，火箭燃料，低温学研究等。　　　状态：　　　无味、无色、无臭、极易燃烧的气体。　　　熔　点（℃）：　…258。975　闪点/℃：253　导热系数：　0。001815　　　沸　点（℃）：　…252。732　密度（g/L/273K；1atm）：　0。0899　自燃点/℃：500　　　比　热/J/gK　：　14。304　蒸发热/KJ/mol　：　0。44936　熔化热/KJ/mol：　0。05868　　　元素名称　　　氢　　　元素符号　H　　　原子序数　　　1　　　相对原子质量　　　（12C　=　12。0000）　　　1。00797　　　英文名称　Hydrogen　　　原子结构　　　原子半径/Å；：　0。79　原子体积/cm3/mol：　14。4　共价半径/Å；：　0。32　　　电子构型：　1s1　离子半径/Å；：　0。012　氧化态：　Ⅰ　　　电子模型　　　发现　　　1766年；　在英国伦敦；　由　H。　Cavendish　发现。　　　来源　　　在宇宙中最丰富的元素；主要和氧结合；以水的形式存在与自然界；也存在于矿井、油和汽井之中。　　　用途　　　用于生产氨、乙醇、氯化氢、溴化氢、植物油和不饱和烃的氢化，火箭燃料，低温学研究等。　　　物理性质　　　状态：　无味、无色、无臭、极易燃烧的气体。　熔　点（℃）：　…258。975　沸　点（℃）：　…252。732　密度（g/L/273K；1atm）：　0。0899　自燃点/℃：500　　　比　热/J/gK　：　14。304　蒸发热/KJ/mol　：　0。44936　熔化热/KJ/mol：　0。05868　闪点/℃：253　　　导电率：　－－　导热系数：　0。001815　　　地质数据　　　丰　度　滞留时间/年：　　　太阳（相对于　H=1　×　1012）：最丰富的元素　海水中/　p。p。m。：作为水的成分存在于海水中，也有一些气体H2　　　地壳/p。p。m。：　1520　溶在其中。　　　大气/p。p。m。（体积）：　0。5　　　生物数据　　　人体中含量　肝/p。p。m。：　93　000　　　器官中：　肌肉/p。p。m。：　93　000　　　血/mg　dm…3　：　以水存在于血液中　日摄入量：　　　骨/p。p。m。：　52　000　人（70Kg）均体内总量：7　kg

制氢电力来源
　　不同的氢气生产方法有不同的固定投资额和边际成本。　制氢的能源和燃料可以来自多种来源例如天然气、核能、太阳能、风力、生物燃料、煤矿、其他化石燃油、地热。（以下以全美国汽车都改为氢气的假设为计算单位）　　　天然气　　　用气电共生改良后。需要15。9百万立方呎的瓦斯；如果每天生产500公斤　由改装的加油站就地生产（例如高科技加气站）；　相当于改装777；000座加油站成本1兆美金；可产每年1亿5000万吨氢气。　先假设不需额外氢气分配系统的投资成本下；等于每GGE单位3。00美元（Gallons　of　Gasoline　Equivalent　相当一加仑汽油的能量简称GGE，方便和目前油价作比较）　　　核能　　　用以提供电解水的氢气电能来源。　需要240；000吨铀矿—提供2；000座600兆瓦发电厂；　等于8400亿美金；等于每GGE单位2。50美元。　　　太阳能　　　用以提供电解水的氢气电能来源。　需要每平方公尺达2；500千瓦（每小时）效率的太阳能版科技；共1亿1300万座40千瓦的机组；　成本推估约22兆；　等于每GGE单位9。50美元。　　　风力　　　用以提供电解水的氢气电能来源。　每秒7公尺的平均风速计算；需要1百万座2百万瓦风力机组；　成本约3兆美金等于每GGE单位3。00美元。　　　生物燃油　　　气化厂用气电共生改良后。　需要15亿吨干燥生物材料；　3；300座厂房需要113。4百万英亩（460；000　平方千米）农场提供生物材料。约5650亿美元　等于每GGE单位1。90美元（假设土地不匮乏且地价最便宜状态）　　　煤矿　　　火力发电用气电共生改良后提供电解水的氢气电能来源。需要10亿吨煤将近1；000座275兆瓦发电厂成本5000亿美金；　等于每GGE单位1美元。　　　以上看出由煤矿的制氢最便宜，但是除非二氧化碳封存技术普及化及实用化，否则产生的高污染会使氢气科技的环保性荡然无存。