氢气是酸性氧化物吗
氢气,化学式H,分子量2.01588,常温常压下为可燃气体。无色透明,无嗅无味,不溶于水。氢气是世界上已知最小的气体。氢气的密度只有空气体的1/14,即在1个标准大气压、0℃的情况下,氢气的密度为0.089g/L,因此,氢气可以作为飞艇和氢气球的填充气体(由于氢气易燃不安全,飞艇多充氦气)。氢是相对分子量最小、还原性强的物质,常作为还原剂参与化学反应。
工业上一般用天然气或水煤气生产氢气,而不是高能耗的电解水。产生的氢气广泛用于石油化工中的裂解反应和制氨。氢分子可以进入许多金属的晶格,产生“氢脆”,这就使得氢的储罐和管道需要特殊的材料(如蒙乃尔合金),设计也比较复杂。
氢能的应用
1.氢燃料电池汽车
氢燃料电池汽车是高效利用氢能的最有效方式。目前,世界上许多国家都在积极布局氢燃料电池汽车产业链。截至2020年底,我国累计获得燃料电池汽车超过6000辆,TOP10企业获得5300辆,占比88.3%。从技术发展来看,氢燃料电池汽车的功率近年来逐年上升,2018年大多为30KW,2019年为40KW-50KW,2020年为60-80KW,2021年为80KW。
在燃料电池汽车市场,商用车,主要是公交车和重型卡车,已经成为主流市场。随着氢客车普及率的不断提高,重卡成为新的市场焦点。一方面,在目前的补贴条件下,燃料电池重卡已经进入平价区;另一方面,燃料电池因其能量密度高、寿命长、运行阶段零排放而成为重载领域的最佳电气化方案。
国内市场对氢燃料电池汽车需求旺盛,预计未来需求主体将逐渐从商用车向乘用车转变。由于不同地区能源结构和氢能特性的差异,燃料电池和纯电动汽车将进入长期共存、互补应用的局面。据中国氢能联盟预测,2050年我国氢燃料电池产量将达到520万台/年。
2.氢燃料发动机
我国工信部已推动将氢内燃机纳入氢能发展战略,氢内燃机有望成为新的赛道。氢发动机通过使用从汽油发动机中使用的燃料供应和喷射系统改进而来的氢喷射系统来发电。氢燃料内燃机可以在传统发动机的基础上进行改装,适应性强,更适用于重型、越野、建筑和特种商用车。
20世纪70年代以后,德国、日本、美国和中国都投入了氢内燃机的技术。2007年,宝马推出了Hydrogen7,这是迄今为止最接近量产氢内燃机汽车的产品。近年来,福特、丰田等汽车公司也积极推进氢燃料发动机的研发。英国工程机械制造巨头JCB发布了一款氢燃料活塞发动机,与驱动电机、电池或燃料电池相比,该发动机在成本和重量上都具有优势。