第99章 氫能源
第99章 氫能源
【人類幾次的工業革命，其實都是建立在能源革命上的，比如說第一次工業革命是建立在蒸汽機的發明上，比如第二次工業革命是建立在電力、內燃機的廣泛應用上】
【氫能這一次能源變革中人類重點押寶的其中一個能源，相比於風能太陽能，其獲取方式更穩定，相比於可控核聚變其技術又更為簡單】
【因為其製取原料廣泛，燃燒熱值高，是同質量汽油的三倍，同時其燃燒後，氫氣和氧氣結合又生成了水，對環境沒任何污染，是人類21世紀最理想的能源】
【像神舟十七號飛船推進劑中的液體燃料就用到了液態氧和液態氫的燃料組合】
【氫氣的製備方法有許多，大概可以分為化學燃料制氫和電解水制氫，化學燃料制氫根據碳排放的程度分為灰氫和藍氫，電解水制氫因為不產生污染，所以也被稱為綠氫】
【我們知道水的化學表達式是H2O，電解水之後，水分子會分解成氫氣和氧氣，化學反應方程式這樣的：2H20 = 2H2↑+ O2↑，條件是通電。】
【準備一個密閉容器如收納箱，在底部接入兩個金屬棒，然後通過兩個瓶子分別罩住金屬棒，並通過導管連接出來用來收集電解產生的氫氣和氧氣，注入水沒過金屬棒之後就蓋上收納箱的蓋子，一個簡易的電解水制氫裝置就製作好了】
【這裡連接正極一端的金屬棒電解水後產生的是氧氣，連接電源負極一端產生的是氫氣，這樣分離的原因是為了儘量提取純淨的氫氣，工業上一般使用直流電電解水制氫，交流電因為正負極變換的原因，導致電解得到的氣體是氫氣與氧氣的混合物.】
明，金陵城。
雖然明知道氫能源距如今還很遠，但作為儲備技術，其研究可以先提升日程。
因此，科學部眾人都認真將天幕提及的知識記錄了下來，這裡面涉及到的純知識點都不多，原理就一句話。
孫傳時心裡嘀咕，這後世很多學問其實原理並不複雜，甚至可以說是非常簡單，但不知道原理的話，上千年都造不出來。
很多技術的難點不在於原理，而是在實現的技術和手段上，這一點科學部的眾人算是深有體會。
「還好提前備有直流電發電機。」孫傳時心裡嘀咕，此前提及發電機時天幕曾提到直流電的製造，和交流電的發電機差不多，因此工部是備有的，平時的話因為沒看出什麼區別來，所以為了避免麻煩用的都是交流電的發電機，使用的電自然也就是交流電。
「我記得熱氣球那個視頻提到，熱氣球和氫氣球做混合動力時，氫氣球會爆炸吧。」朱標有些不太確定，這事情過去也久了，後來所接觸到的信息也駁雜繁多。
「是有這麼一回事。」不少人都回憶起來，因為這件事熱氣球的發展還一度停滯不前。
掌管這部分資料的小吏很快從故紙堆里翻找了起來，因為有目錄，而且時常整理，所以找起來也特別快。
「確實如此！」朱元璋將之圈了起來，眾人草草傳閱一圈。
「這氫氣沒想到還如此危險。」
眾人注意到用詞是爆炸，同樣是可燃燒的能源，石油煤礦等用的是燃燒一詞，氫氣球用的是爆炸可見，氫氣算是非常危險的一種能源。
朱元璋對此卻是不甚在意，他注意到這個時間節點，「這氫氣球按後世對年份的算法，應是19世紀的產物，為什麼才算是21世紀最理想的能源？」
話一出口，心裡也有了一個大概的答案，成本高。
「因為成本高？」不少人也紛紛猜測，和朱元璋猜的倒是差不多，和地里一紮就汩汩冒出來的石油相比，這電解水制氫也太費勁了些。
雖說原理不複雜，但每度電能電解多少氫氣呢？
這些仍是未知的。
「除此之外，可能還存在其他問題，且先看著吧。」朱元璋知道後世之人肯定不是傻子，氫氣能源那麼好，如果能大面積應用早就推廣了，哪來輪到現在才說是21世紀的能源。
眾人點頭，他們知道，航空航天算是後世技術含量非常高的技術了，國際空間站在當時都要十六國參與進來才能建造，其難度可想而知。
而其中都用到了液態氫氣作為燃料，說明氫氣作為燃料肯定是最優秀的一檔，一旦真的克服了成本高等一系列問題，勢必會迅速普及應用，到時沒準能將人類社會帶上新的一個台階。
一想到眾人心中火熱，沒誰說過不能跳過第一二次工業革命，直接進入第四次工業革命的。
就好比如今，若不是大規模發電和輸電沒實現，蒸汽機可能還沒大規模推廣就已經被淘汰掉了。
【同時為了增加水的導電性，增強電解效率，我們一般在其中加入氫氧化鈉（電解飽和食鹽水得到的產物），如果沒有氫氧化鈉也可以用飽和食鹽水替代，不過其電解後產生的是氫氣H2和氯氣Cl2】
【拿一個大約12伏的直流電，通過電流表測試可以看到其電流大概3A，然後給簡易裝置通電，可以看到兩側瞬間就冒出了密密麻麻的氣泡，這些氣泡就是氫氣和氧氣冒出來後形成的】
【同時可以看到正極的氣泡會比負極那一端的要密集一些，這是因為電解水得到的氫氣是氧氣的兩倍，用塑膠袋將正極那一端導管的氣體收集起來，就是氫氣了。】
【由於氫氣的質量很輕，鬆開手可以看到塑膠袋升起來了，這和氫氣球是不是很像？其實不是的，因為氫氣比較危險，所以市面上賣的氣球雖然叫氫氣球，但內部充入的是氦氣，氫氦鋁鈹硼嘛，二者質量差不了多少，但氦氣不易反應、不能燃燒也更安全，所以使用氦氣代替氫氣】
【將導管換成細一點的金屬導管，明火靠近，可以看到真的冒出了淡藍色的火焰】
【我們上面的簡易裝置因為並沒有完全物理隔絕，所以收集到的氫氣並不怎麼純淨，其裡面是含有一定的氧氣的，工業上大規模製取氫氣一般會加上一層質子交換膜，只允許氫離子通過】
【你們如果想製作更大產氣量的裝置，建議的方式是增加電解質濃度或者增大電流，一定不要去增大電壓】
「飽和食鹽水溶液寫作NaCl。」朱標邊念叨邊記錄下來，「然後電解飽和食鹽水，產生氫氣和氯氣，底下的溶液是氫氧化鈉。」
「電解水制氫時加入的氫氧化鈉會不會消耗掉？」
「這還需要做實驗測過才知道。」科學部等人應了一聲，不過對於如何測算眾人倒是一頭霧水，完全不知道。
朱標點點頭，他知道這些問題都需要時間去一一驗證，自強才是真理。
和興茶食店。
萬掌柜腦子裡想的都是生意，看到天幕提及氫氣球後是動了腦筋的，這是個好玩具啊，一個放手會自己跑的氣球，多新鮮吶。
不過想想風險，還是算了，容易被父老鄉親們撕成東一塊西一塊，然後吃席東一筷西一筷。
「這是.萬能周期表！」店內食客眼神一亮，這裡說的氫氣就是周期表中的第一號元素。
此前父辭子笑的老方家的熊孩子，歪著腦袋就背了起來「氫氦鋁鈹硼」。
熊孩子不明白其中各個字的含義，這是他爹要他牢牢記住的，說是學院將來要學，此時背的時候才算是想通了一些，原來氫是這樣子的。
萬掌柜微笑看著，這玩意叫元素周期表，金陵城民眾覺得它很神奇，將之稱為萬能周期表。
像此前的點水銀成金術就被很多人津津樂道，也有人整了很多水銀想學後世用什麼射線造金子，結果莫名其妙中毒，死了好一些人才算把這股歪風稍稍壓了一壓.
到後面，大家都笑著看老方家的熊孩子背萬能周期表了，反正後面的什麼質子交換膜就是看個熱鬧，不用想肯定也是未知的材料，以朝廷的實力都搞不出來，何況個人。
【那氫氣有沒有什麼缺點呢，還真有，那就是技術不成熟，貴！】
【氫氣現在一公斤大概能賣35塊錢，灰氫的成本一般在25塊錢以下，有40%左右的毛利率】
【灰氫的成本跟它的原材料，也就是煤和天然氣的價格呈正相關，在煤和天然氣價格走低的時候，灰氫的成本甚至能低到7塊錢，如果加點碳捕捉技術製成藍氫，一標方也就多個一塊錢左右】
【而電解水制氫，在一度電4毛錢的電價下，鹼性電解水制氫的成本，才能降到25塊錢一公斤，跟灰氫成本的上限差不多，在我國新疆甘肅那邊，已經發出來但沒上網的電力，都是通過電解水制氫來避免浪費】
【質子交換膜電解制氫，成本差不多還在33塊錢，基本沒利潤】
【因此綠氫的市場份額目前還不到1%，80%左右仍是灰氫，藍氫勉勉強強20%】
【綠氫要想跟灰氫成本打平，電價差不多要降到0.2元以下，而要產生競爭優勢差不多得降到0.1元以下】
【這反過來又要求光伏風電等新能源技術的發展，所以氫燃料電池汽車儘管有續航遠、補能快、耐低溫等諸多優勢但因為綠氫成本太高，也沒法大力發展】
【此外因為氫氣分子太小了，氫氣的存儲運輸會非常麻煩，目前有提出的就是將氫氣轉化成甲烷等液態燃料進行傳輸.】
唐，長安城。
李世民認真聽完整個視頻，算是對整個氫氣製取過程有了大概的認識，也大致對能源改革的難度有了一定的認識。
可以說其中還是有不少的難點的，成本，存儲運輸，安全等，但其又是非常優秀的燃料。
「任何能源變革都不是一蹴而就的。」李世民想到了電力，從發現到普及，裡面肯定也包含了無數工作者、研究者的心血，不過天幕沒講所以他沒意識到罷了。
「先將之記錄起來！」李世民知道目前是沒實力去研究新一代能源的，目前最重要的是鋪設鐵路、電線等，將煤礦、石油、電力等普及起來才是正事。
有了這些基礎設施，之後的應用發展就是水到渠成的事情了。
這一步，可能就要上百年的時間了。
《不光氫氣儲存，運輸難，用起來也難，沒見過氫氣燃氣灶，太不安全了，還是和二氧化碳轉化成甲烷好》
《目前的情況下，氫作為燃料在工業上直接用氫是可以的，在生活中可能性很小，更多還是變成大分子氫化合物燃料後再使用，為了安全、儲存和運輸》
明，金陵城。
一眾書吏們將評論區中的一些討論都記錄了下來，不過有時還是跟不上節奏。
(本章完)
【人類幾次的工業革命，其實都是建立在能源革命上的，比如說第一次工業革命是建立在蒸汽機的發明上，比如第二次工業革命是建立在電力、內燃機的廣泛應用上】
【氫能這一次能源變革中人類重點押寶的其中一個能源，相比於風能太陽能，其獲取方式更穩定，相比於可控核聚變其技術又更為簡單】
【因為其製取原料廣泛，燃燒熱值高，是同質量汽油的三倍，同時其燃燒後，氫氣和氧氣結合又生成了水，對環境沒任何污染，是人類21世紀最理想的能源】
【像神舟十七號飛船推進劑中的液體燃料就用到了液態氧和液態氫的燃料組合】
【氫氣的製備方法有許多，大概可以分為化學燃料制氫和電解水制氫，化學燃料制氫根據碳排放的程度分為灰氫和藍氫，電解水制氫因為不產生污染，所以也被稱為綠氫】
【我們知道水的化學表達式是H2O，電解水之後，水分子會分解成氫氣和氧氣，化學反應方程式這樣的：2H20 = 2H2↑+ O2↑，條件是通電。】
【準備一個密閉容器如收納箱，在底部接入兩個金屬棒，然後通過兩個瓶子分別罩住金屬棒，並通過導管連接出來用來收集電解產生的氫氣和氧氣，注入水沒過金屬棒之後就蓋上收納箱的蓋子，一個簡易的電解水制氫裝置就製作好了】
【這裡連接正極一端的金屬棒電解水後產生的是氧氣，連接電源負極一端產生的是氫氣，這樣分離的原因是為了儘量提取純淨的氫氣，工業上一般使用直流電電解水制氫，交流電因為正負極變換的原因，導致電解得到的氣體是氫氣與氧氣的混合物.】
明，金陵城。
雖然明知道氫能源距如今還很遠，但作為儲備技術，其研究可以先提升日程。
因此，科學部眾人都認真將天幕提及的知識記錄了下來，這裡面涉及到的純知識點都不多，原理就一句話。
孫傳時心裡嘀咕，這後世很多學問其實原理並不複雜，甚至可以說是非常簡單，但不知道原理的話，上千年都造不出來。
很多技術的難點不在於原理，而是在實現的技術和手段上，這一點科學部的眾人算是深有體會。
「還好提前備有直流電發電機。」孫傳時心裡嘀咕，此前提及發電機時天幕曾提到直流電的製造，和交流電的發電機差不多，因此工部是備有的，平時的話因為沒看出什麼區別來，所以為了避免麻煩用的都是交流電的發電機，使用的電自然也就是交流電。
「我記得熱氣球那個視頻提到，熱氣球和氫氣球做混合動力時，氫氣球會爆炸吧。」朱標有些不太確定，這事情過去也久了，後來所接觸到的信息也駁雜繁多。
「是有這麼一回事。」不少人都回憶起來，因為這件事熱氣球的發展還一度停滯不前。
掌管這部分資料的小吏很快從故紙堆里翻找了起來，因為有目錄，而且時常整理，所以找起來也特別快。
「確實如此！」朱元璋將之圈了起來，眾人草草傳閱一圈。
「這氫氣沒想到還如此危險。」
眾人注意到用詞是爆炸，同樣是可燃燒的能源，石油煤礦等用的是燃燒一詞，氫氣球用的是爆炸可見，氫氣算是非常危險的一種能源。
朱元璋對此卻是不甚在意，他注意到這個時間節點，「這氫氣球按後世對年份的算法，應是19世紀的產物，為什麼才算是21世紀最理想的能源？」
話一出口，心裡也有了一個大概的答案，成本高。
「因為成本高？」不少人也紛紛猜測，和朱元璋猜的倒是差不多，和地里一紮就汩汩冒出來的石油相比，這電解水制氫也太費勁了些。
雖說原理不複雜，但每度電能電解多少氫氣呢？
這些仍是未知的。
「除此之外，可能還存在其他問題，且先看著吧。」朱元璋知道後世之人肯定不是傻子，氫氣能源那麼好，如果能大面積應用早就推廣了，哪來輪到現在才說是21世紀的能源。
眾人點頭，他們知道，航空航天算是後世技術含量非常高的技術了，國際空間站在當時都要十六國參與進來才能建造，其難度可想而知。
而其中都用到了液態氫氣作為燃料，說明氫氣作為燃料肯定是最優秀的一檔，一旦真的克服了成本高等一系列問題，勢必會迅速普及應用，到時沒準能將人類社會帶上新的一個台階。
一想到眾人心中火熱，沒誰說過不能跳過第一二次工業革命，直接進入第四次工業革命的。
就好比如今，若不是大規模發電和輸電沒實現，蒸汽機可能還沒大規模推廣就已經被淘汰掉了。
【同時為了增加水的導電性，增強電解效率，我們一般在其中加入氫氧化鈉（電解飽和食鹽水得到的產物），如果沒有氫氧化鈉也可以用飽和食鹽水替代，不過其電解後產生的是氫氣H2和氯氣Cl2】
【拿一個大約12伏的直流電，通過電流表測試可以看到其電流大概3A，然後給簡易裝置通電，可以看到兩側瞬間就冒出了密密麻麻的氣泡，這些氣泡就是氫氣和氧氣冒出來後形成的】
【同時可以看到正極的氣泡會比負極那一端的要密集一些，這是因為電解水得到的氫氣是氧氣的兩倍，用塑膠袋將正極那一端導管的氣體收集起來，就是氫氣了。】
【由於氫氣的質量很輕，鬆開手可以看到塑膠袋升起來了，這和氫氣球是不是很像？其實不是的，因為氫氣比較危險，所以市面上賣的氣球雖然叫氫氣球，但內部充入的是氦氣，氫氦鋁鈹硼嘛，二者質量差不了多少，但氦氣不易反應、不能燃燒也更安全，所以使用氦氣代替氫氣】
【將導管換成細一點的金屬導管，明火靠近，可以看到真的冒出了淡藍色的火焰】
【我們上面的簡易裝置因為並沒有完全物理隔絕，所以收集到的氫氣並不怎麼純淨，其裡面是含有一定的氧氣的，工業上大規模製取氫氣一般會加上一層質子交換膜，只允許氫離子通過】
【你們如果想製作更大產氣量的裝置，建議的方式是增加電解質濃度或者增大電流，一定不要去增大電壓】
「飽和食鹽水溶液寫作NaCl。」朱標邊念叨邊記錄下來，「然後電解飽和食鹽水，產生氫氣和氯氣，底下的溶液是氫氧化鈉。」
「電解水制氫時加入的氫氧化鈉會不會消耗掉？」
「這還需要做實驗測過才知道。」科學部等人應了一聲，不過對於如何測算眾人倒是一頭霧水，完全不知道。
朱標點點頭，他知道這些問題都需要時間去一一驗證，自強才是真理。
和興茶食店。
萬掌柜腦子裡想的都是生意，看到天幕提及氫氣球後是動了腦筋的，這是個好玩具啊，一個放手會自己跑的氣球，多新鮮吶。
不過想想風險，還是算了，容易被父老鄉親們撕成東一塊西一塊，然後吃席東一筷西一筷。
「這是.萬能周期表！」店內食客眼神一亮，這裡說的氫氣就是周期表中的第一號元素。
此前父辭子笑的老方家的熊孩子，歪著腦袋就背了起來「氫氦鋁鈹硼」。
熊孩子不明白其中各個字的含義，這是他爹要他牢牢記住的，說是學院將來要學，此時背的時候才算是想通了一些，原來氫是這樣子的。
萬掌柜微笑看著，這玩意叫元素周期表，金陵城民眾覺得它很神奇，將之稱為萬能周期表。
像此前的點水銀成金術就被很多人津津樂道，也有人整了很多水銀想學後世用什麼射線造金子，結果莫名其妙中毒，死了好一些人才算把這股歪風稍稍壓了一壓.
到後面，大家都笑著看老方家的熊孩子背萬能周期表了，反正後面的什麼質子交換膜就是看個熱鬧，不用想肯定也是未知的材料，以朝廷的實力都搞不出來，何況個人。
【那氫氣有沒有什麼缺點呢，還真有，那就是技術不成熟，貴！】
【氫氣現在一公斤大概能賣35塊錢，灰氫的成本一般在25塊錢以下，有40%左右的毛利率】
【灰氫的成本跟它的原材料，也就是煤和天然氣的價格呈正相關，在煤和天然氣價格走低的時候，灰氫的成本甚至能低到7塊錢，如果加點碳捕捉技術製成藍氫，一標方也就多個一塊錢左右】
【而電解水制氫，在一度電4毛錢的電價下，鹼性電解水制氫的成本，才能降到25塊錢一公斤，跟灰氫成本的上限差不多，在我國新疆甘肅那邊，已經發出來但沒上網的電力，都是通過電解水制氫來避免浪費】
【質子交換膜電解制氫，成本差不多還在33塊錢，基本沒利潤】
【因此綠氫的市場份額目前還不到1%，80%左右仍是灰氫，藍氫勉勉強強20%】
【綠氫要想跟灰氫成本打平，電價差不多要降到0.2元以下，而要產生競爭優勢差不多得降到0.1元以下】
【這反過來又要求光伏風電等新能源技術的發展，所以氫燃料電池汽車儘管有續航遠、補能快、耐低溫等諸多優勢但因為綠氫成本太高，也沒法大力發展】
【此外因為氫氣分子太小了，氫氣的存儲運輸會非常麻煩，目前有提出的就是將氫氣轉化成甲烷等液態燃料進行傳輸.】
唐，長安城。
李世民認真聽完整個視頻，算是對整個氫氣製取過程有了大概的認識，也大致對能源改革的難度有了一定的認識。
可以說其中還是有不少的難點的，成本，存儲運輸，安全等，但其又是非常優秀的燃料。
「任何能源變革都不是一蹴而就的。」李世民想到了電力，從發現到普及，裡面肯定也包含了無數工作者、研究者的心血，不過天幕沒講所以他沒意識到罷了。
「先將之記錄起來！」李世民知道目前是沒實力去研究新一代能源的，目前最重要的是鋪設鐵路、電線等，將煤礦、石油、電力等普及起來才是正事。
有了這些基礎設施，之後的應用發展就是水到渠成的事情了。
這一步，可能就要上百年的時間了。
《不光氫氣儲存，運輸難，用起來也難，沒見過氫氣燃氣灶，太不安全了，還是和二氧化碳轉化成甲烷好》
《目前的情況下，氫作為燃料在工業上直接用氫是可以的，在生活中可能性很小，更多還是變成大分子氫化合物燃料後再使用，為了安全、儲存和運輸》
明，金陵城。
一眾書吏們將評論區中的一些討論都記錄了下來，不過有時還是跟不上節奏。
(本章完)