氢燃烧

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氢燃烧是中国的一个科技名词。

目前，世界上只有两种文字，一种是方块文字，如汉字、日文和韩文，还有历史上曾经出现过的西夏文、契丹文，喃字等；另外一种是字母文字，主要包括拉丁字母文字、阿拉伯字母文字、粟特字母文字等。

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名词解释

氢燃烧是氢能利用的一种有效方式，氢气在氧气中燃烧时，会产生淡蓝色火焰，并生成水（气态）。纯净的氢气在点燃时，是氢分子与氧分子在点燃处与氧气接触，即在导管口处接触，而导管里只有氢分子没有氧分子，导管内不发生化学反应；当氢气不纯净时，导管内的氢气与氧分子已经充分接触当达到爆炸极限时，已经点燃导管内及容器内的氢氧分子就发生剧烈的化学反应，由于此时的化学反应发生在有限的空间内，并且此反应要放出大量的热，使产生的气体迅速膨胀而产生爆炸。 氢气比例高于爆炸极限的上限或低于下限时,由于氢气或氧气有一个不足，所以是平静的燃烧.如果在爆炸极限内，两者比例合适，反应速度很快，热量迅速大量积累导致爆炸。

氢的发热值虽然比核燃料低，但却是所有的化石燃料，化工燃料和生物燃料中最高的，约1.4x105kJ/kg，是汽油发热值的3倍：氢的燃烧性好，点燃快，与空气混合时具有广泛的可燃范围，并且燃点高，燃烧速度快；燃烧后的产物是水，基本没有污染环境的问题，而且生成物是水，可以循环利用。氢属于洁净的燃料，其燃烧性能很特殊，故需研制相应的燃烧装置。此外如采用催化剂，还可以在无火焰状态下发出一般要求的任意温度。还可以考虑与其它燃料混合的方案。

氢燃烧也可以获取能量，但是存在着诸多缺陷，如能量品位低及由于较高的燃烧温度所产生的氮氧化物NOx污染等，传统的内燃机燃用氢气就具有很高的NOx排放．目前有一些可应用的方法来降低NOx的排放，如催化燃烧及低NOx燃烧器。还有一种方法是化学链无焰燃烧，很有发展前景。它包括两个反应：金属氧化物与氢气的还原反应和金属与加压空气的氧化反应。因为属于无焰燃烧，所以反应过程中不会有氮氧化物NOx生成。以往热动力装置所使用的能源一般为汽油、重油等化石碳化氢燃料，均属于有限资源，最近人们开始重视了以氢作内燃机燃料。系统图如图1.1所示。氢燃烧是氢能利用的一种有效方式，但是从环保角度而言，还有很多问题有待解决。化学链无焰燃烧显示出一定前景，但是系统装置设计仍有待完善。

氢气燃烧具有着火范围宽，火焰传播速度快和点火能量低等特性，故其燃烧效率比其他燃料要高。燃烧氢气的器具是氢燃烧的关键设备。氢气还是一种理想的洁净燃料，其优点在于燃烧后没有及烟尘等污染物生成。它可以代替生成上述污染物的化石燃料，在工业和人民生活中可以获得广泛应用。但是利用氢燃烧存在两个问题：如果采用通常的扩散火焰燃烧，则高温下与反应，燃烧产物中含有大量对人体有害的污染物；如果采用预混合火焰燃烧，产物中的生成量可以很大程度的降低，但是容易造成回火使燃烧器烧坏，而不能保证安全燃烧。日前有两种方法可以解决这一对矛盾：一种是改进空气吸入型燃烧器的结构，使空气由火焰内部和火焰外部两路供入，使得NOx生成量降低；这种燃烧器使用于高温(>12000C)和供热强度大的装置，但是在操作时需要很好的控制燃烧条件以免回火。另一种是采用催化燃烧器，使氢气与空气通过固体催化剂层进行催化无焰燃烧；此类燃烧安全，生成量少，使用于温度低(<500oc)，热强度小的燃烧装置；应用性能优良的催化剂可以在室温下将氢和空气点燃，也可以用廉价的催化剂，既可以防止回火又可以获得良好的燃烧效率。