第43章：氢能源

    【人类几次的工业革命，其实都是建立在能源革命上的，比如说第一次工业革命是建立在蒸汽机的发明上，比如第二次工业革命是建立在电力、内燃机的广泛应用上】

    【氢能这一次能源变革中人类重点押宝的其中一个能源，相比于风能太阳能，其获取方式更稳定，相比于可控核聚变其技术又更为简单】

    【因为其制取原料广泛，燃烧热值高，是同质量汽油的三倍，同时其燃烧后，氢气和氧气结合又生成了水，对环境没任何污染，是人类21世纪最理想的能源】

    【像神舟十七号飞船推进剂中的液体燃料就用到了液态氧和液态氢的燃料组合】

    【氢气的制备方法有许多，大概可以分为化学燃料制氢和电解水制氢，化学燃料制氢根据碳排放的程度分为灰氢和蓝氢，电解水制氢因为不产生污染，所以也被称为绿氢】

    【我们知道水的化学表达式是H2O，电解水之后，水分子会分解成氢气和氧气，化学反应方程式这样的：2H20 = 2H2↑+ O2↑，条件是通电。】

    【准备一个密闭容器如收纳箱，在底部接入两个金属棒，然后通过两个瓶子分别罩住金属棒，并通过导管连接出来用来收集电解产生的氢气和氧气，注入水没过金属棒之后就盖上收纳箱的盖子，一個简易的电解水制氢装置就制作好了】

    【这里连接正极一端的金属棒电解水后产生的是氧气，连接电源负极一端产生的是氢气，这样分离的原因是为了尽量提取纯净的氢气，工业上一般使用直流电电解水制氢，交流电因为正负极变换的原因，导致电解得到的气体是氢气与氧气的混合物.】

    明，金陵城。

    虽然明知道氢能源距如今还很远，但作为储备技术，其研究可以先提升日程。

    因此，科学部众人都认真将天幕提及的知识记录了下来，这里面涉及到的纯知识点都不多，原理就一句话。

    孙传时心里嘀咕，这后世很多学问其实原理并不复杂，甚至可以说是非常简单，但不知道原理的话，上千年都造不出来。

    很多技术的难点不在于原理，而是在实现的技术和手段上，这一点科学部的众人算是深有体会。

    “还好提前备有直流电发电机。”孙传时心里嘀咕，此前提及发电机时天幕曾提到直流电的制造，和交流电的发电机差不多，因此工部是备有的，平时的话因为没看出什么区别来，所以为了避免麻烦用的都是交流电的发电机，使用的电自然也就是交流电。

    “我记得热气球那个视频提到，热气球和氢气球做混合动力时，氢气球会爆炸吧。”朱标有些不太确定，这事情过去也久了，后来所接触到的信息也驳杂繁多。

    “是有这么一回事。”不少人都回忆起来，因为这件事热气球的发展还一度停滞不前。

    掌管这部分资料的小吏很快从故纸堆里翻找了起来，因为有目录，而且时常整理，所以找起来也特别快。

    “确实如此！”朱元璋将之圈了起来，众人草草传阅一圈。

    “这氢气没想到还如此危险。”

    众人注意到用词是爆炸，同样是可燃烧的能源，石油煤矿等用的是燃烧一词，氢气球用的是爆炸可见，氢气算是非常危险的一种能源。

    朱元璋对此却是不甚在意，他注意到这个时间节点，“这氢气球按后世对年份的算法，应是19世纪的产物，为什么才算是21世纪最理想的能源？”

    话一出口，心里也有了一个大概的答案，成本高。

    “因为成本高？”不少人也纷纷猜测，和朱元璋猜的倒是差不多，和地里一扎就汩汩冒出来的石油相比，这电解水制氢也太费劲了些。

    虽说原理不复杂，但每度电能电解多少氢气呢？

    这些仍是未知的。

    “除此之外，可能还存在其他问题，且先看着吧。”朱元璋知道后世之人肯定不是傻子，氢气能源那么好，如果能大面积应用早就推广了，哪来轮到现在才说是21世纪的能源。

    众人点头，他们知道，航空航天算是后世技术含量非常高的技术了，国际空间站在当时都要十六国参与进来才能建造，其难度可想而知。

    而其中都用到了液态氢气作为燃料，说明氢气作为燃料肯定是最优秀的一档，一旦真的克服了成本高等一系列问题，势必会迅速普及应用，到时没准能将人类社会带上新的一个台阶。

    一想到众人心中火热，没谁说过不能跳过第一二次工业革命，直接进入第四次工业革命的。

    就好比如今，若不是大规模发电和输电没实现，蒸汽机可能还没大规模推广就已经被淘汰掉了。

    【同时为了增加水的导电性，增强电解效率，我们一般在其中加入氢氧化钠（电解饱和食盐水得到的产物），如果没有氢氧化钠也可以用饱和食盐水替代，不过其电解后产生的是氢气H2和氯气Cl2】

    【拿一个大约12伏的直流电，通过电流表测试可以看到其电流大概3A，然后给简易装置通电，可以看到两侧瞬间就冒出了密密麻麻的气泡，这些气泡就是氢气和氧气冒出来后形成的】

    【同时可以看到正极的气泡会比负极那一端的要密集一些，这是因为电解水得到的氢气是氧气的两倍，用塑料袋将正极那一端导管的气体收集起来，就是氢气了。】

    【由于氢气的质量很轻，松开手可以看到塑料袋升起来了，这和氢气球是不是很像？其实不是的，因为氢气比较危险，所以市面上卖的气球虽然叫氢气球，但内部充入的是氦气，氢氦铝铍硼嘛，二者质量差不了多少，但氦气不易反应、不能燃烧也更安全，所以使用氦气代替氢气】

    【将导管换成细一点的金属导管，明火靠近，可以看到真的冒出了淡蓝色的火焰】

    【我们上面的简易装置因为并没有完全物理隔绝，所以收集到的氢气并不怎么纯净，其里面是含有一定的氧气的，工业上大规模制取氢气一般会加上一层质子交换膜，只允许氢离子通过】

    【你们如果想制作更大产气量的装置，建议的方式是增加电解质浓度或者增大电流，一定不要去增大电压】

    “饱和食盐水溶液写作NaCl。”朱标边念叨边记录下来，“然后电解饱和食盐水，产生氢气和氯气，底下的溶液是氢氧化钠。”

    “电解水制氢时加入的氢氧化钠会不会消耗掉？”

    “这还需要做实验测过才知道。”科学部等人应了一声，不过对于如何测算众人倒是一头雾水，完全不知道。

    朱标点点头，他知道这些问题都需要时间去一一验证，自强才是真理。

    和兴茶食店。

    万掌柜脑子里想的都是生意，看到天幕提及氢气球后是动了脑筋的，这是个好玩具啊，一个放手会自己跑的气球，多新鲜呐。

    不过想想风险，还是算了，容易被父老乡亲们撕成东一块西一块，然后吃席东一筷西一筷。

    “这是.万能周期表！”店内食客眼神一亮，这里说的氢气就是周期表中的第一号元素。

    此前父辞子笑的老方家的熊孩子，歪着脑袋就背了起来“氢氦铝铍硼”。

    熊孩子不明白其中各个字的含义，这是他爹要他牢牢记住的，说是学院将来要学，此时背的时候才算是想通了一些，原来氢是这样子的。

    万掌柜微笑看着，这玩意叫元素周期表，金陵城民众觉得它很神奇，将之称为万能周期表。

    像此前的点水银成金术就被很多人津津乐道，也有人整了很多水银想学后世用什么射线造金子，结果莫名其妙中毒，死了好一些人才算把这股歪风稍稍压了一压.

    到后面，大家都笑着看老方家的熊孩子背万能周期表了，反正后面的什么质子交换膜就是看个热闹，不用想肯定也是未知的材料，以朝廷的实力都搞不出来，何况个人。

    【那氢气有没有什么缺点呢，还真有，那就是技术不成熟，贵！】

    【氢气现在一公斤大概能卖35块钱，灰氢的成本一般在25块钱以下，有40%左右的毛利率】

    【灰氢的成本跟它的原材料，也就是煤和天然气的价格呈正相关，在煤和天然气价格走低的时候，灰氢的成本甚至能低到7块钱，如果加点碳捕捉技术制成蓝氢，一标方也就多个一块钱左右】

    【而电解水制氢，在一度电4毛钱的电价下，碱性电解水制氢的成本，才能降到25块钱一公斤，跟灰氢成本的上限差不多，在我国新疆甘肃那边，已经发出来但没上网的电力，都是通过电解水制氢来避免浪费】

    【质子交换膜电解制氢，成本差不多还在33块钱，基本没利润】

    【因此绿氢的市场份额目前还不到1%，80%左右仍是灰氢，蓝氢勉勉强强20%】

    【绿氢要想跟灰氢成本打平，电价差不多要降到0.2元以下，而要产生竞争优势差不多得降到0.1元以下】

    【这反过来又要求光伏风电等新能源技术的发展，所以氢燃料电池汽车尽管有续航远、补能快、耐低温等诸多优势但因为绿氢成本太高，也没法大力发展】

    【此外因为氢气分子太小了，氢气的存储运输会非常麻烦，目前有提出的就是将氢气转化成甲烷等液态燃料进行传输.】

    唐，长安城。

    李世民认真听完整个视频，算是对整个氢气制取过程有了大概的认识，也大致对能源改革的难度有了一定的认识。

    可以说其中还是有不少的难点的，成本，存储运输，安全等，但其又是非常优秀的燃料。

    “任何能源变革都不是一蹴而就的。”李世民想到了电力，从发现到普及，里面肯定也包含了无数工作者、研究者的心血，不过天幕没讲所以他没意识到罢了。

    “先将之记录起来！”李世民知道目前是没实力去研究新一代能源的，目前最重要的是铺设铁路、电线等，将煤矿、石油、电力等普及起来才是正事。

    有了这些基础设施，之后的应用发展就是水到渠成的事情了。

    这一步，可能就要上百年的时间了。

    《不光氢气储存，运输难，用起来也难，没见过氢气燃气灶，太不安全了，还是和二氧化碳转化成甲烷好》

    《目前的情况下，氢作为燃料在工业上直接用氢是可以的，在生活中可能性很小，更多还是变成大分子氢化合物燃料后再使用，为了安全、储存和运输》

    明，金陵城。

    一众书吏们将评论区中的一些讨论都记录了下来，不过有时还是跟不上节奏。

    (本章完)