氢气的相关知识

氢 H2

1 、别名·英文名 Hydrogen.

2、用途

气体燃料，石油精炼，制造油脂、硬化油等人造奶油，甲醇、盐酸、氨等的合成，焊接和金属的切割，气象观测，玻璃的融化，冶金工业，冷却剂（液氢），半导体制造用平衡气，蚀刻气、标准气、零点气、校正气、热氧化、外延、扩散、多晶硅、钨化、离子注入、载流、烧结等。

3、制法 水电解法。

煤和焦碳的气化法。

C+H2O → H2+CO CO+H2O → CO2+H2 CO+3H2 → CH4+H2O CH4+H2O → CO+H2 石油或天然气的分解法

CnHm+nH2O → nCO+（n+m/2）H2 CnHm+n/2O2 → nCO+m/2H2 CO+H2O → CO2+H2 回收石油化工副产品气体中的氢。 回收食盐电解副产品气体中的氢。

回收炼钢工业副产品气体中的氢（炼焦炉气、高炉气和转炉气）。 4、理化性质

分子量： 熔点（101.325kPa ）： -259.2℃沸点（101.325kPa ）： -252.8℃液体密度（-252.766℃，101.325kPa ）： 70.973kg/m3 气体密度（0℃，101.325kPa ）： 0.0899kg/m3 相对密度（25℃，101.325kPa ，空气=1）： 70.973kg/m3 比容（21.1℃，101.325kPa ）： 11.9674m3/kg 1.0m3液氢气化后可得到处788 m3的气氢 压缩系数： 温度 ℃

压缩系数

101.325 kPa

1013.25 kPa

2.016

10132.5 kPa

50662.5 kPa 25 50

1.001 1.000

1.006 1.006

1.0613 1.0579

1.3244 1.3014

临界温度： 临界压力： 临界密度： 熔化热（13.8K ）： 汽化热（18K ）： 比热容：（101.33kPa ，273.15K ）： Cv=10080J/（kg ·K ） 比热比：（26.8℃，101.325kPa ）： 蒸气压（16K ）： （24K ）： （32K ）： 粘度（101.325kPa ，25℃）： 表面张力（液一气介面，-258℃）： 导热系数（100kPa ，270K ）： 折射率（20.33K ，100kPa ，液体，4047Å）：（20℃，101.325kPa ，气体）： 在空气中可燃范围（20℃，101.325kPa ）：在空气中最低燃点（101.325kPa ）： 在空气中当量燃烧时火焰温度： 在空气中当量燃烧时最大火焰速度： 在氧气中可燃范围（20℃，101.325kPa ）： -239.9 ℃ 1297kPa 31.0kg/m3 58.16kJ/kg 457.80 kJ/kg Cp=14190J/（kg ·K ）

Cp/Cv=1.405 21kPa 260kPa 1100kPa 0.00886mPa ·s 2.80mN/m 0.16705W/（m ·K ） n=1.11262 n=1.0001297 4.0～74.5% 570℃

1430℃ 2.65m/s 4%～94%

在氧气中最低自燃点（101.325kPa ）： 560℃

在氧气中当量燃烧时火焰温度： 2830℃ 在氧气中当量燃烧时最大火焰速度： 14.36m/s

在氧气中当量燃烧时燃烧热： 12761 J/m3（高）

11506 J/m3（低）

毒性级别： 0 易燃性级别（液氢）： 4 易爆性级别（液氢）： 0 火灾危险度：极大

氢是在已知气体中最轻的气体。氢在常温常压下是无色无臭无味的可燃性气体。它除因缺氧而引起窒息外，还没有发现毒性。氢与空气、氧、卤素的亲和力强。氢气在空气和氧气中有很宽的可燃范围。氢气的燃点较高，但其点火能很小，所能很容易着火，在微小的静电火花下也容易着火。这是一个具有特殊意义的性质。当它接触明火或遇热时就可燃烧，而且发出几乎看不见的火眼。氢气又是一种高能燃料，当与空气或其它氧化剂结合着火时，以放热或爆炸的方式释放出大量的能量，其反应的猛烈程度取决于燃烧的条件。氢与卤素气体的混合物在日光下也能发生爆炸。氢与一氧化二氮的混合物的爆炸范围为5.2%～80%，与一氧化氮混合物的爆炸范围为13.5% ～49%。氢气的这一易燃易爆性是极其危险可怕的特性。氢又是很容易扩散和浸透的气体，它非常容易泄露，而且好象留在天花板等高处。

低温氢气与常温氢气密度不同，当它从液态氢开始蒸发时比空气重，沉积在地面上，等升温后才开始扩散。冷氢气遇到潮湿空气时能形成浓雾，并由此可看出它扩散的迹象。但在可见到的浓雾外围仍能形成爆炸性混合物。如果氢气云在最初闪速蒸发时着火，就会产生火球。 氢的还原性很强，在高温与金属氧化物、金属氯化物反应游离出金属，所以它一般没有腐蚀性。在白金等催化剂的作用下与有机化合物作用还原醛等不饱和烃。 C2H2+H2 → C2H4 C2H4+H2 → C2H6

CH3CHO+H2 → CH3CH2OH

CH3COOC2H5+2H2 → 2CH3CH2OH CH3COOCH3+H2 → CH3CH —CH3

OH

氢又能浸入金属的晶格之间使晶格膨胀或变形，造成金属材料的脆化。钢材在高温下产生如下脱碳反应而受氢的侵蚀。

Fe3C+2H2 → CH4+3Fe

氢气能被过渡金属可逆性地吸附或吸收而生成不定量的金属氢化物。被吸收的氢气的量在Pd 、Pt 、Ni 、Ti 、Fe 等中较多，对Pd 来说，它能吸收其体积800倍的氢气。 氢微溶于水，在20℃时吸收系数α为0.0182。 5、毒性

氢气本身无毒，吸入后仍以原形排出。它是一种窒息剂，但是在实际工作中因氢气窒息而死亡的例子很少，然而，因氢气引起的火灾和爆炸事故却不断地发生。因此对氢气的易燃易爆性应引起足够地重视。

氢气一般充装在高压钢瓶或液化后装在低温容器中。所以除了高压氢气的泄露起火或爆炸的危险之外，还有被液氢冷烧伤的危险。 6、安全防护

进行接触液氢的工作时要穿戴护目镜、防护鞋袜、干净结实的手套、抗静电工作服等防护用

品。

气体氢要用高压钢瓶贮装，液氢要用绝缘的容器或槽车贮运。搬运容器时要严防容器碰损。容器要存放在通风良好，阴凉干燥又能耐火的专门建筑物或室外。存放地点要远离氧和氯的贮存容器，炸药、毒物、放射形材料、过氧化有机物以及其它可燃材料。要避免阳光直射，温度要保持40℃以下。密闭的存放容器室，其高低点处应保持足够的通风以防氢气停留。存放区内严禁烟火。可能的电火源有：燃着的香烟或烟叶、明火焰和点火花、焊接和切割时所产生的火花和熔化金属、温度高于540℃的热表面或材料、材料冲击时所产生的火花、静电排除时所产生的电火花、带有电火花接触的正常电气设备（包括内燃机）等。

氢气系统的设备管道要严格密封，严防泄露或喷出。可以用肥皂液等表面活性材料探漏，但决不能用明火来探漏。氢气有可能泄露和停留的地方要设置检测和报警装置。

氢是强还原剂，在正常条件下无腐蚀性。在室温可以用碳钢、不锈钢、铜、铜合金、铝和铝合金等通用金属材料。在高温高压下，碳钢和低合金钢受氢气侵蚀，产生氢脆现象。低温下可以用奥氐体不锈钢、铝、铝合金等耐低温材料。可以用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合体和氟化橡胶。

氢气的火灾具有与一般火灾及其它气体火灾不同的独特特性。所以，如果对氢气这些特征不了解，则可能因处置方法不当而促成更大的灾害。氢气火灾的特点有： 通常是因氢气泄露或喷出空气中引起燃烧。

跑出开放空间的氢气直接在大气中扩散，但是跑入封闭空间的氢气，如果不着火，则回组成爆炸范围内的混合气，停留在空间的上部。 氢气的火焰用肉眼看不见。

在密闭空间，浓度处在爆炸范围内的混合气着火时，就可产生爆炸，而且它还可能使近处的可燃物着火，蔓延火灾。

氢气的着火能很小，所以氢气的着火源除了明火之外还有电火花、静电放电、撞击火花等微小的火源。甚至从容积中喷出也能着火。

当从容器中泄露的氢气着火时，容器本身受热，或因外部火灾而容器受热，从而可能引起容器破裂或爆炸，造成二次火灾。

喷出氢气的火灾，其火焰长度L 和宽度W 取决于喷出压力P 及喷出口直径D 。它们之间有如下近似关系。

L/D=222.8P0.384 W/D=27.60P0.451

L 、W 、D 的单位为m ，P 的单位为kg/cm2（绝对）。按这个式子推算从充气压力为150 kg/cm2，阀门口径为4mm 的钢瓶中喷出着火的氢气火焰的大小为L=6.1m，W=1.05m。 液氢火灾的特点为： 燃料火焰用肉眼看不见。

根据紫外线画像装置观察，火焰的大小比汽油的火焰稍微大一些。 火焰的温度和辐射热也比汽油大一些。 液面下降的速度非常快。，是汽油的约7倍。

液氢中容易混入空气，混入空气的液氢燃烧非常激烈，其火焰的大小增大2倍以上，辐射热也大3倍以上。

扑灭氢火焰最有效的方法是切断气源。可以用粉末灭火剂、雾状水、二氧化碳、1211灭 火剂、1301灭火剂等。灭火时要有一个安全的距离，而且要站在上风方向。火场中的气体容器要浇水冷却以防止升温爆炸。

液氢火灾的灭火非常困难，即使在很小的液面上找着的火也是用一般的灭火器无法熄灭的，需要用特殊的灭火设备。

氢气因其分子量小，非常容易泄露。泄露常发生在阀门和容器的连接部、阀门的填料盖、安全阀、调节器、调节器接口、气体软管和管道的连接部等。氢气泄露时，首先要切断所有的火源，然后堵漏、排风。废氢气可排到大气中。