氢气“万花筒”

氢作为化学元素周期表的首位“选手”，对人类具有非凡的意义，其产生的化学能——氢能，被誉为“终极能源”。氢气中蕴含着哪些奥秘？让我们通过氢气“万花筒”，看看其中的缤纷世界吧。

（图源《知识就是力量》杂志）

氢元素——

宇宙的“元老”

对于宇宙的起源，目前学界普遍认同“大爆炸宇宙论”，即137亿年前，一个致密炽热的奇点在一次大爆炸中膨胀形成宇宙。那时，宇宙中只有氢元素和氦元素，其他元素均还没有形成。从这个意义上说，氢元素可谓整个宇宙的“元老”。即使后来宇宙中又产生了其他众多元素，氢元素依然举足轻重——它广泛存在于宇宙的各个角落，其原子总数量占宇宙的90%、总质量占宇宙的75%。

不过，氢元素的化学结构过于单一，这使它成了“爱交朋友”的元素。单质形态的氢几乎仅在大气中存在，其余的氢往往与其他元素相结合，以化合物形式存在，例如水（H2O）。

为了能稳定存在，氢原子要和另一个氢原子“成双成对”。氢气是氢元素的单质形态，即一个氢气分子中有两个氢原子（供图 / 苗淼）

氢能——新能源的热门选手

氢气无色无味、极易燃烧。在化学课上，你可能学过氢气燃烧的化学方程式：

通过上面这个化学方程式，我们可以看出，氢气的燃烧产物只有水。燃烧过程中还会释放巨大的能量——这种能量便是氢能。也就是说，氢能是通过氢气与氧气燃烧获得的，在这个过程中不会产生大气污染物，因此，氢能是一种零排放的清洁能源。

氢气与其他燃料能量密度对比。从质量上，氢的能量含量几乎是汽油的 3 倍：氢气为 120 兆焦耳 / 千克，汽油为 44 兆焦耳 /氢气与其他燃料能量密度对比。然而，从体积上正好相反：液氢的能量含量为8兆焦耳/千克，而汽油则为 32 兆焦耳 / 升（供图 / 苗淼）

氢原子是水分子的主要构成部分。地球的水资源丰富，由此可知，氢在地球上的分布非常广。据估计，如果海水中的氢被全部提取出来（关于电解海水制氢，详见《知识就是力量》2023年6月刊），其燃烧产生的总热量将是地球上所有化石燃料释放热量的9000倍。燃烧热值高、可持续性强、储量丰富、零污染——这些优势，使氢能成为新能源中的“热门选手”。

（绘图闫丽芹）

作为一种清洁能源，氢能向我们描绘出一幅绿色的未来图景。你能想到氢能的哪些利用方式呢？

撰文/苗淼

责任编辑 | 代竹蕊 张丽涵

运营编辑 | 张丽涵

质量审核 | 业蕾

❖ 来源：《知识就是力量》杂志

《氢气“万花筒”》❖

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