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二氧化鈦的由來(lái)


化學(xué)先生 / 2019-05-24

  人們常說(shuō):“水火不相容。”水是最常用的滅火劑,怎么能變成燃料呢?

  水是由氫氣燃燒面成的。在燃燒過(guò)程中,每?jī)蓚€(gè)氫原子和一個(gè)氧原子化合,生成一個(gè)水分子,同時(shí)放出大量熱能。雖然水的性格十分穩(wěn)定,但如果我們想方法給水以能量,在一定的條件下,也可迫使水重新分解成氫氣和氧氣。

   將氫氣冷卻至-240℃以下,再加以壓力,氫就會(huì)變成一種無(wú)色的液體這就是液態(tài)氫。液態(tài)氫的熱值幾乎是汽油的3倍,燃燒時(shí)又十分干凈一一不會(huì)產(chǎn)生有害氣體,因而被人們譽(yù)為理想燃料。它是火箭、飛機(jī)、輪船、汽車、發(fā)電廠的極佳燃料。目前正在研制中的以液態(tài)氫為燃料的飛機(jī),最高時(shí)速可達(dá)到6400千米,這比著名的超音協(xié)和式飛機(jī)還要快2倍。因此,以水制氫已成為許多國(guó)家都十分重視的一個(gè)新課題。

   在水中通上直流電,可以輕易地將水分解為氫氣和氧氣。不過(guò),用電解法制得的氫氣用于工業(yè)用途,用作燃料,是得不償失的,因?yàn)榻裉斓碾娏Τ杀具€較貴。一旦可控?zé)岷朔磻?yīng)研制成功,電力就會(huì)變得十分低廉。到那時(shí),電解法制氫將是一個(gè)將低廉電力轉(zhuǎn)變成廉價(jià)燃料的簡(jiǎn)便方法。
   太陽(yáng)每秒鐘射到地面上的總能量高達(dá)80萬(wàn)億千瓦,這要比現(xiàn)在全世界的發(fā)電總量還要大幾萬(wàn)倍,因此人們?cè)谝运茪溥@個(gè)問(wèn)題上,自然會(huì)想到利用天然免費(fèi)的太陽(yáng)能。
   利用陽(yáng)光電池將水電解為氫氣和氧氣,早已成功了。不過(guò)由于目前陽(yáng)光電池的造價(jià)還較貴,效率也不高,一般僅有15%左右,因此用陽(yáng)光電池電解水制氫,成本還是太高。
   那么,可不可以利用陽(yáng)光的熱量,將水直接分解成氫氣和氧氣呢?這是可以的。水在1000℃以上時(shí),會(huì)有小部分分解成氫和氧,隨著溫度的上升,分解的比例也逐漸提高,而今天的太陽(yáng)灶,在焦點(diǎn)處可獲得3000℃~3500℃的高溫。
   現(xiàn)在,化學(xué)家找到了一種在陽(yáng)光下幫助水分解的催化劑。他們發(fā)現(xiàn):在水中加入一些二氧化鈦(里面充滿了氧化鐵),或者在水中放入一些釘化合物,再用陽(yáng)光或用汞燈照射,水就會(huì)在這種催化劑的催化下,不斷分解成氫氣和氧氣。目前利用太陽(yáng)能的效率,已達(dá)10%左右。這種方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì),很有發(fā)展前途。
   生物學(xué)家也在進(jìn)行以水制氫的工作,他們發(fā)現(xiàn):有不少藻類,如小球藻、固氮藍(lán)藻、柱袍魚腥藻和它們的共生植物紅萍等,在一定的條件下都具有光合制氫的本領(lǐng),其中有些被認(rèn)為是很有希望用作以水制氫的。
   另外,生物學(xué)家還找到一種微生物,在陽(yáng)光照射下,這些微生物在水中會(huì)不斷的將水分解,放出氫氣,然后用容器將氫氣收集起來(lái),就能用作燃料。這種微生物對(duì)人類是無(wú)害的,也不會(huì)污染環(huán)境,培養(yǎng)的費(fèi)用也很低基至在目前已可采用這種方法達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模。

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