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二氧化钛的由来


化学先生 / 2019-05-24

  人们常说:“水火不相容。”水是最常用的灭火剂,怎么能变成燃料呢?

  水是由氢气燃烧面成的。在燃烧过程中,每两个氢原子和一个氧原子化合,生成一个水分子,同时放出大量热能。虽然水的性格十分稳定,但如果我们想方法给水以能量,在一定的条件下,也可迫使水重新分解成氢气和氧气。

   将氢气冷却至-240℃以下,再加以压力,氢就会变成一种无色的液体这就是液态氢。液态氢的热值几乎是汽油的3倍,燃烧时又十分干净一一不会产生有害气体,因而被人们誉为理想燃料。它是火箭、飞机、轮船、汽车、发电厂的极佳燃料。目前正在研制中的以液态氢为燃料的飞机,最高时速可达到6400千米,这比著名的超音协和式飞机还要快2倍。因此,以水制氢已成为许多国家都十分重视的一个新课题。

   在水中通上直流电,可以轻易地将水分解为氢气和氧气。不过,用电解法制得的氢气用于工业用途,用作燃料,是得不偿失的,因为今天的电力成本还较贵。一旦可控热核反应研制成功,电力就会变得十分低廉。到那时,电解法制氢将是一个将低廉电力转变成廉价燃料的简便方法。
   太阳每秒钟射到地面上的总能量高达80万亿千瓦,这要比现在全世界的发电总量还要大几万倍,因此人们在以水制氢这个问题上,自然会想到利用天然免费的太阳能。
   利用阳光电池将水电解为氢气和氧气,早已成功了。不过由于目前阳光电池的造价还较贵,效率也不高,一般仅有15%左右,因此用阳光电池电解水制氢,成本还是太高。
   那么,可不可以利用阳光的热量,将水直接分解成氢气和氧气呢?这是可以的。水在1000℃以上时,会有小部分分解成氢和氧,随着温度的上升,分解的比例也逐渐提高,而今天的太阳灶,在焦点处可获得3000℃~3500℃的高温。
   现在,化学家找到了一种在阳光下帮助水分解的催化剂。他们发现:在水中加入一些二氧化钛(里面充满了氧化铁),或者在水中放入一些钉化合物,再用阳光或用汞灯照射,水就会在这种催化剂的催化下,不断分解成氢气和氧气。目前利用太阳能的效率,已达10%左右。这种方法简便经济,很有发展前途。
   生物学家也在进行以水制氢的工作,他们发现:有不少藻类,如小球藻、固氮蓝藻、柱袍鱼腥藻和它们的共生植物红萍等,在一定的条件下都具有光合制氢的本领,其中有些被认为是很有希望用作以水制氢的。
   另外,生物学家还找到一种微生物,在阳光照射下,这些微生物在水中会不断的将水分解,放出氢气,然后用容器将氢气收集起来,就能用作燃料。这种微生物对人类是无害的,也不会污染环境,培养的费用也很低基至在目前已可采用这种方法达到工业生产的规模。

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