怎樣提取氫氣？

【專家解說】：人工生產(chǎn)氫氣，最為眾所周知的方法莫過于電解水制氫。但是這種傳統(tǒng)的方法并不經(jīng)濟，生產(chǎn)相當(dāng)于一升汽油熱量的氫氣，至少需要消耗45度電能，況且人類電能本來已經(jīng)非常缺乏。生產(chǎn)清潔的氫能源，關(guān)鍵在于能夠?qū)ふ业揭环N沒有污染耗能少的方法，從含氫最豐富的資源——水中提取出氫分子來。 在過去幾十年里，研究人員都在尋找一些獨特的催化劑，利用太陽的能量將氫氣從水中提取出來。那些催化劑首先吸取太陽中的光子能量，然后利用這些能量加快水分子中氫原子和氧原子的裂解速度，而這兩種原子反過來組成水分子的速度仍然很慢，所以最終有氫氣和氧氣從水中冒出來。這樣的催化劑通常都是由一些無機物半導(dǎo)體材料制備而來的，譬如用在計算機芯片里面的硅元素。但是半導(dǎo)體催化劑的工作效率非常低，消耗的能量還是太多，根本不能進入真正的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。 現(xiàn)在，研究者們正在努力尋找一些能夠更有效地吸取太陽能量的催化劑，使它們在原子間傳送電子的能力更強大、速度更快?，F(xiàn)在，這樣的催化劑已經(jīng)找到，不過它已經(jīng)不是半導(dǎo)體類的無機物了，而是一種超級生物大分子，或者說巨型分子復(fù)合體。這種巨型分子復(fù)合體主要由兩部分構(gòu)成——分別稱為分子的兩種亞基，一部分負責(zé)從太陽光中吸收光子能量，另一部分負責(zé)獲取自由電子。 以這種超級分子復(fù)合體為核心，可以組成一種利用日光能量將氫原子從水中提取出來的特殊裝置。這種廉價高效的方法，可以獲得大量的氫氣用于驅(qū)動汽車、飛機、火車等，也可以用它們與空氣中的氧氣燃燒后生產(chǎn)清潔的水和能量，當(dāng)然也可以用來制造燃料電池生產(chǎn)電能。 可以神奇組合的巨型分子 早在數(shù)年以前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，含有金屬元素釕的生物大分子對陽光的吸收效率非常高，并能夠產(chǎn)生足夠的能量將氧化態(tài)的氫元素還原成氫氣產(chǎn)物。這個具體的化學(xué)過程就是：這種含有釕的大分子每次“吃飽”了光子以后，可以產(chǎn)生兩個以上的電子，這些電子的能量將水分子裂解開來，就形成了單獨的氫分子和氧原子。 最近科學(xué)家們創(chuàng)造的這種巨型分子由銠、釕、氯、碳、氮、氫等六種元素組成。這個巨型分子形狀像一個長形的魔棒，它的兩頭是兩個含有金屬釕的亞基，用來捕捉太陽光子能量，產(chǎn)生自由電子；中心是含有金屬銠的亞基，用來將釕亞基傳來的能量（自由電子）裂解水分子間的化學(xué)鍵，從而分離出氫氣；當(dāng)然還有一個很重要的部分，那就是在這兩個部位之間，有兩個把它們聯(lián)系起來的亞基，進行電子傳輸。這些亞基拆開以后可以獨自完成自己的功能，當(dāng)和其它的亞基組合起來后又可以完成新的更復(fù)雜的任務(wù)，這就像一些通用機械零件，通過不同的組裝可以形成不同的機器，具有不同的功能，能完成不同的任務(wù)。 為了完成對這種神奇大分子的設(shè)計、制備以及使這種分子利用光能收集電子進入實用階段，研究者們花費了整整十年的時間?，F(xiàn)在，由于已經(jīng)充分理解了這種巨型分子各部件的原理，要設(shè)計一套從水中抽取氫原子的系統(tǒng)不再是難事了。目前，研究者們?nèi)匀辉诶^續(xù)調(diào)整這個巨型分子的計方案，使它的生產(chǎn)效率更高，使用過程更穩(wěn)定。 這套巨型分子系統(tǒng)還可以通過安裝具有新的功能的亞基，增加新的功能，從被裂解水分子中獲取余下的部分——氧。除了裂解水以外，科學(xué)家們還相信，利用太陽能和這種巨型分子的設(shè)計思想，一些經(jīng)濟有效、功能多變的化學(xué)反應(yīng)將出現(xiàn)在日常生活中，讓人們能自己制造他們想要的化學(xué)產(chǎn)品。 1.實驗室制取http://www.pep.com.cn/200406/ca488216.htm 2.工業(yè)制取 http://zhidao.baidu.com/question/2786740.html 3.未來 http://henqing.2008red.com/article.php?workid=21983&articleid=9317 實驗室制法: Zn+2HCl=ZnCl+H2 工業(yè)制法: 2H2O=2H2+O2 答：目前制造氫氣的方法要么利用礦物燃料，要么通過分解水，兩者成本都相當(dāng)高。而鋅等金屬與水反應(yīng)可產(chǎn)生氫氣，但這種方法對金屬的純度要求很高。傳統(tǒng)提取鋅的方法需要通過很多化學(xué)步驟，使用酸和電，純度很難達到生成氫的要求。 用64個7米寬的鏡子聚集一束太陽光，射到裝有氧化鋅和木炭的反應(yīng)塔中。太陽光的功率可達到300千瓦，使塔內(nèi)混合物的溫度達到1200攝氏度，每小時可生成50公斤鋅粉。利用這種方法生成的鋅就可以用來制造氫氣。 目前的方法還不是完全清潔的，因為木炭燃燒釋放出一氧化碳。但科學(xué)家指出，如果達到工業(yè)化生產(chǎn)水平，就可以將一氧化碳回收，再生成氫氣，這種方法將既經(jīng)濟又清潔。 http://www.ahinfo.gov.cn/xinwen/kjwz/kjwz2005/kjwz0508095.htm http://lxy.yje.cn/Article_Print.asp?ArticleID=458