美國普度大學研究出一種制備氫氣

⑺ 水製取氫氣的化學方程式

2 H2O==2 H2+O2
製取氫氣的一些新方法
近年來，各國科學家研究出一些製取氫的新方法，我國科學家也試驗出一些製取氫的新方法，現在把這些新方法的一部分介紹如下：

一.用氧化亞銅做催化劑從水中制氫氣
通常，用電解水生產氫的方法比較昂貴。過去，也曾有人研究過用氧化亞銅催化劑從水中製取氫的方法，但在實驗中氧化亞銅在陽光的作用下很容易還原成金屬。日本研究人員發現，將氧化亞銅製成粉末，可以避免發生這個問題。他們的具體方法是，將0.5克氧化亞銅粉末添加入200立方厘米的蒸餾水中，然後用一盞玻璃燈泡中發出的460納米～650納米的可見光進行照射，在氧化亞銅催化劑的作用下，水分解成氫和氧。日本的研究人員利用這項技術共進行了30次實驗，從分解的水中得到了不同比例的氫和氧。試驗中發現，如果得到的氧的壓力增加到500帕斯卡，水的分解過程就減慢。氧化亞銅粉末的使用壽命可達1900小時之久。東京技術研究所計劃進一步研究如何提高氫的產生效率，同時研製能夠在波長更長的可見光照射下發揮活性的催化劑，該研究所正在試驗一種新的含銅鐵合金的氧化物。
二、用新型的鉬的化合物從水中制氫氣
西班牙瓦倫西亞大學的兩位科學家發明了一種低成本的從水中製取氫的方法。他們對催化轉化器進行改造，使水分解時僅需很少的成本。他們用一種從鉬中獲取的化學產品做催化劑，而不使用電能。他們說，如果用氫作原料，從半升水中製得的氫足以使一輛小汽車行駛633公里。
三、用光催化劑反應和超聲波照射把水完全分解的方法
60年代末，日本兩位科學家發現二氧化鈦經光（紫外線）照射可分解水的現象。他們本擬應用這一方法制氫，但由於氫和氧的生成量較少，在經濟上不合算而中斷了這一研究。最近，據《日本工業新聞》報道，日本明星大學元田久志教授等人同時使用光催化劑反應和超聲波照射的方法把水完全分解。這種「超聲波光催化劑反應」所以能使水完全分解，是由於在超聲波的作用下，水可被分解為氫和雙氧水，而雙氧水經光催化反應又可分解成氧和氫。不過超聲波照射和二氧化鈦光催化劑雖然獲得了完全分解水的結果，但氧的生成量卻較少。在添加二氧化錳後，再用超聲波照射，二氧化錳分解後的錳離子可溶解到溶液中，使雙氧水產生大量的氧。
四、陶瓷跟水反應製取氫氣
日本東京工業大學的科學家在300 ℃下，使陶瓷跟水反應製得了氫。他們在氬和氮的氣流中，將炭的鎳鐵氧體（CNF）加熱到300 ℃，然後用注射針頭向CNF上注水，使水跟熱的CNF接觸，就製得氫。由於在水分解後CNF又回到了非活性狀態，因而鐵氧體能反復使用。在每一次反應中，平均每克CNF能產生2立方厘米～3立方厘米的氫氣。
五、甲烷制氫氣
1.日本京都大學教授乾智行用鎳鉑稀土元素氧化物多孔催化劑，使甲烷、二氧化碳和水生成了氫氣。催化劑中鎳、稀土元素氧化物和鉑的組成比例為10:65:0.5。其制備過程是，先將鎳、稀土元素氧化物等原料加熱熔解，然後導入氨氣，使熔解物成為凝膠狀，再進行乾燥、熱處理。這種催化劑微粒孔徑為2納米～100納米，具有很高的催化活性。乾智行教授將該催化劑裝進反應塔，然後加入二氧化碳、甲烷和水蒸氣。結果，在常壓及550 ℃～600 ℃條件下，生成物為氫氣和一氧化碳，升溫至650 ℃，其轉化率為80%；溫度為700 ℃時，轉化率幾乎達到100%。
2.用C60作催化劑從甲烷制氫氣
日本工業技術院物質工學工業技術研究所用C60作催化劑，從甲烷製得氫氣。
在現階段，C60在高溫條件下才能發揮功能，不能立刻達到實用，必須加以改良，製成在低溫條件下也能工作的節能催化劑。他們開發的催化劑，是在碳粉里摻10%的C60。在加熱到1000 ℃的容器里，放入0.1克催化劑，以1分鍾流入20毫升甲烷的速度作實驗，結果90%的甲烷分解成氫和碳。C60用作催化劑，可用水洗凈表面，除去附著的殘存碳素，理論上可半永久使用。由於形狀獨特，粒子表面面積為活性炭的5倍到10倍，因而作催化劑用時功能較強。
六、從微生物中提取的酶制氫氣
1.葡萄糖脫氧酶。美國橡樹岑國家實驗室從熱原體乳酸菌中提取葡萄糖脫氧酶。熱原體乳酸菌首先是在美國礦井中的低溫干餾煤渣中發現的。葡萄糖脫氧酶在磷酸煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（NADP）的幫助下，能從葡萄糖中提取氫。在製取氫的過程中，NADP從葡萄糖中剝取一個氫原子，使剩餘物質變成氫原子溶液。
2.氫化酶。這種酶是從曾在海底火山口附近發現的一種微生物中提取的。氫化酶的作用是使NADP攜載的氫原子結合成氫分子，而NADP還原為它原來的狀態繼續再次被利用。除美國發現這種酶外，俄羅斯的科學家也在湖沼里發現了這種微生物。他們把這種微生物放在適合於它生存的特殊器皿里，然後將微生物產出的氫氣收集在氫氣瓶里。
七、從細菌製取氫氣
1.許多原始的低等生物在其新陳代謝的過程中也可放出氫氣。例如，許多細菌可在一定條件下放出氫氣。日本已發現一種名為「紅極毛桿菌」的細菌，就是制氫的能手。在玻璃器皿里，以澱粉作原料，摻入一些其他營養素製成培養液，就可以培養出這種細菌。每消耗5毫米澱粉營養液，就可以產生出25毫升的氫氣。
2.美國宇航部門准備把一種光合細菌—紅螺菌帶到太空去，用它放出的氫氣作為能源供航天器使用。
八、用綠藻生產氫氣
科學家們已發現一種新方法，使綠藻按要求生產氫氣。美國伯克利加州大學科學家說，綠藻屬於人類已知的最古老植物之一，通過進化形成了能生活在兩個截然不同的環境中的本領。當綠藻生活在平常的空氣和陽光中時，它像其他植物一樣具有光合作用。光合作用利用陽光，水和二氧化碳生成氧氣和植物維持生命所需要的化學物質。然而當綠藻缺少硫這種關鍵性的營養成分，並且被置於無氧環境中時，綠藻就會回到另一種生存方式中以便存活下來，在這種情況下，綠藻就會產生氫氣。科學家介紹，1升綠藻培養液每小時可以產生出3毫升氫氣，但研究人員認為，綠藻生產氫氣的效率至少可以提高100倍。
九、有機廢水發酵法生物制氫氣
最近，以厭氧活性溶液為生產原料的「有機廢水發酵法生物制氫技術」在我國哈爾濱建築大學通過中試研究驗證。我國工程院院士李圭白教授介紹，該項研究在國內外首創並實現了中試規模連續非固定化菌種長期持續生物制氫技術，是生物制氫領域的一項重大突破，其成果處國際領先地位。生物制氫思路1966年提出，90年代受到空前重視。從90年代開始，德、日、美等一些發達國家成立了專門機構，制定了生物制氫發展計劃，以期通過對生物制氫技術的基礎性和應用性研究，在21世紀中葉實現工業化生產。但時至今日，研究進程並不理想，許多研究還都集中在細菌和酶固定化技術上，離工業化生產還有很大差距，迄今尚無一例中試結果。哈爾濱建築大學的教授突破了生物制氫技術必須採用純菌種和固定技術的局限，開創了利用非固定化菌種生產氫氣的新途徑，並首次實現了中試規模連續流長期持續產氫。在此基礎上，他們又先後發現了產氫能力很高的乙醇發酵類型，發明了連續流生物制氫技術反應器，初步建立了生物產氫發酵理論，提出了最佳工程式控制制對策。該項技術和理論成果在中試研究中得到了充分驗證：氫氣產率比國外同類的小試研究高幾十倍；開發的工業化生物制氫系統工藝運行穩定可靠，且生產成本明顯低於目前廣泛採用的水電解法。

⑻ 製取氫氣的所有化學方程式

反應原理：利用金屬活動性比氫強的金屬單質與酸反應，置換出氫元素。

1、Zn+H2SO4=H2↑+ZnSO4

2、2Al + 6HCl = 2 AlCl3 + 3 H2↑

3、2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑

4、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

5、Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑

6、2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑

7、Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑

8、Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

9、Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑

(8)美國普度大學研究出一種制備氫氣擴展閱讀：

工業製作法

①水煤氣法(主要成分CO和H2，C+H2O==高溫==CO+H2）

②電解水的方法制氫氣(2H2O==通電==O2↑+2H2↑)

③電解飽和食鹽水（2NaCl+2H2O==通電==2NaOH+H2↑+Cl2↑）

⑼ 美國普度大學研究開發出一種利用鋁鎵合金制備氫氣的新工藝（如圖所示）．下列有關該工藝的說法錯誤的是（

A．該工藝中能量的轉化形式有：太陽能轉化為電能、電能轉化為化學能、電能轉化為熱能，所以有三種形式的能量轉化，故A錯誤；
B．開始的反應物是鋁鎵合金，最終的生成物是鋁鎵合金，所以鋁鎵合金能循環使用，故B正確；
C．由流程圖可知，鋁鎵合金與水的反應得到氧化鋁、氫氣和鎵，相當於鎵未參加反應，所以實際上發生的反應是2Al+3H₂O