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为何高压氢气会外泄?

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-09-24 08:43:00【

  为了应对日益严苛的自然环境和年复一年的环境污染,各国都在积极研发环保能源。无论是美国轰轰烈烈的岩气革命还是月球氦3资源大开发,亦或者是欧洲国家的石油天然气改革,都是为了环境保护。石油危机和环境污染,是当前举世瞩目的两个大问题,除少数石油输出国外,无论是发达国家还是发展中国家都在受到石油困匾的压力,纷纷不断采取新的对策。所谓对策,包括两个方面,一是节约现在使用的能源,二是开发新的能源。长久以来氢气就是作为一种清洁能源使用,氢气燃烧后除了带来大量的能量,产物只有水,是一种非常理想的能源。如今各国积极开发氢气的应用,以取代现有的石化燃料。氢气为清洁的能源载体,具有高能源转换效率、低污染及不产生温室效应等优点,广泛应用在石化、半导体、光电等产业。但是氢气毕竟属于高危的易燃易爆气体,如何能够安全有效的使用也是世界范围内的难题。

 

高压氢气动力跑车

 

  高压氢气易燃易爆,具有很大的火灾危险性,氢气之爆炸界线宽广,一般为4%~75%。氢气虽不是自燃性气体,但其在某特定高压外洩的条件下却会引燃,科学家推测这是因为外洩氢气所产生震波,使高压氢气与空气接触面的温度上升而造成引燃。但是具体原因是什么,还没有哪个研究明确说明了造成引燃之机制与条件。不过如今有台湾学者设计出一套试验方法,来模拟高压氢气外洩控制与量测。该方法针对特定高压(40~240bar)的氢气,利用耐高压的迫得紧观测管进行外洩测试,并使用高压气动阀快速开关,以有助于控制外洩条件的一致性,且利用高速摄影机与阴影法观察高压氢气外洩时流体流动之结构。在特定高压及排放方式下,可以观测到排放管内明显的震波影像,震波的速度也与压力下跌速度有关,若要自燃,其排放管内震波的速度需远超过音速,此结果将有益于高压氢气使用的灾害预防与控制。

 

  利用以上的方法,也许我们就能够得到有关高压氢气为何会自燃的原因。虽然高压氢气有一定的危险性,但是考虑到氢气是一种廉价的绿色能源(氢气以水为原料,电解便可获得),燃烧的热值高居各种燃料之冠(每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J,为石油热值的3倍多),贮存体积小,携带量大,行程远,实在是一种极具潜力的替代能源。只要能够解决高压氢气自爆自燃的问题,缓解人类的能源危机将跨出重要一步!

 

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