氢气燃烧会产生氮氧化物?终极能源是什么?

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  氮氧化物(NOx)目前已经成为造成大气污染中的主要的污染物之一,其主要成分包括NO、N2O、NO3、N2O3、N2O4和N2O5等[1]。而且当人吸入氮氧化物后,对人的中枢神经、呼吸系统都能造成严重的损伤。还会造成酸雨、光化学污染等环境问题[2]。

  最近氢气很火热,那么氢气燃烧会产生氮氧化物吗?氢气中不含氮原子燃烧就不产生氮氧化物了?

  2H2+O2=2H2O

  不可这么说,这得从氮氧化物的产生机理去判断。

  氮氧化物产生的机理分为三种:

  (1)热力型,简单说就是空气中的氮气在高温下和氧气反应生成氮氧化物,一般在1500摄氏度以上产量较多;

  (2)快速型,简单说就是碳氢化合物高温分解过程中的中间物可以和氧气进行反应生成氮氧化物;

  (3)燃料型,简单说就是燃料中含有含氮的物质与氧气反应,生成氮氧化物。

  综上所述,氢气中不含有氮氢化合物,不含有有氮的物质,那么氢气如果燃烧产生氮氧化物也就第一种情况——热力型氮氧化物。例如在传统的内燃机燃用氢气就具有很高的NOx排放[3]。生产出来的氢气如果在传统的内燃机内燃烧,那么也会产生氮氧化物,因此得用别的方式应用氢气。

  清洁的用法比如,氢燃料电池、浓淡燃烧技术、氢与纯氧燃烧技术、氢的化学链燃烧技术、氢的选择催化燃烧技术、氢的催化燃烧技术,这些技术都会降低氮氧化物的产生[3]。

  当我们获得一种新的能源,那么也得考虑其怎么应用,尽可能地少产生污染性物质的排放。氢气燃烧产生氮氧化物这不是氢气的过错,只要在空气中燃烧达到一定的温度都可能产生氮氧化物,这是不可避免的,因此得想办法避免这种形成热力型氮氧化物的条件。

  氢气确实是一种好的能源形式,在能源去碳化的进程中,这是终点啦,已经没有碳元素了。最起码现在的技术、认知水平达到了这样的终点。燃烧的能源中没有比氢气更清洁的能源了。

  大胆的想象一下,能源形式的进程,与其说是去碳化的过程,还可以说是去分子量的过程。

  

  如上图,从我们第一次使用柴薪当燃料时,很多碳,分子量很大,都是大物件,大木头;后来用煤炭,也是很多碳,稍微少了些大物件,成了大煤块子,分子量少了些;等用到石油,也是很多碳,成了流体能源,又少了一些分子;到了现在主要的清洁能源天然气,成了气体能源,主要成分是甲烷,就一个碳了,分子量减小了;到现在的氢气,没有碳了,分子量更小了。纵观能源进程的变化,碳减少,分子量减少,照这么发展下去,宏观的已经到头了,那只能去微观发展,把氢气掰开,利用原子能,其实就是核能嘛!再发展就用到原子核和电子能了,这是种什么能源?敬请期待!

  貌似还可以这么看能源的变化,固体→固体→液体→气体→微观,看不到具体形式了。

  终极能源~

  值得期待!

  [1]张桂红.堇青石基钒系SCR 脱硝催化剂的制备工艺及脱硝性能研究[D].重庆:重庆大学,2010.

  [2]张乐.氮氧化物(NO_x)产生机理及控制技术现状[J].广东化工,2014,41(01):117+119.

  [3]李红键. 氢气燃烧低NO_x排放特性及数值模拟[D].浙江大学,2006.

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