氫氣,取其中文含義為“最輕”之意,中國近代“化學之父”徐壽先生在100多年前給它命名時,非常巧妙地描述了氫氣典型的物理性質,相同條件下,氫氣是氣體家族中的超級“小個頭”。每升氫氣的質量只有0.0899克, 約為同體積空氣質量的1/14。
氫氣是由氫元素組成的非金屬單質,通常狀況下是一種無色、無味的氣體。氫氣難溶於水,實驗室裡用鋅和稀硫酸發生置換反應來製取氫氣,收集時常常應用排水法。
從氫的原子內部結構來看,其結構非常簡單,應用掃描隧道顯微鏡觀察,發現氫原子核只有一個質子,沒有中子,原子核外有一個電子。氫氣的微觀結構是由許多氫分子構成的,而每個氫分子中含有兩個氫原子,所以氫氣的化學元素符號為H2。
生物制氫新技術
生物制氫是指生物質透過微生物催化脫氫方法制取氫氣的技術。其方法有很多,目前應用較多的有光解水制氫技術、暗發酵制氫技術、光發酵制氫技術等。
光解水制氫是綠藻及藍藻以太陽能為能源,以水為原料,透過光合作用及其特有的產氫酶系,將水分解為氫氣和氧氣。此制氫過程不產生二氧化碳。
暗發酵制氫是異養型厭氧細菌利用碳水化合物等有機物,透過暗發酵作用來產生氫氣。以含澱粉、纖維素等有機物的工農業廢水等為原料,用厭氧細菌暗發酵生產氫氣,既可獲得潔淨的氫氣,又不另外消耗大量能源,還可以消除汙染。
光發酵制氫是光合細菌利用有機物透過光發酵作用產生氫氣。有機廢水中含有大量可被光合細菌利用的有機物成分。光合細菌利用光能,催化有機物厭氧酵解產生的小分子有機酸、醇類物質為底物的正向自由能反應而產氫。
可以預見,將來會有越來越多的與氫有關的產品被開發出來。小小氫分子,將廣泛造福於人類的健康和生活。