為了應對日益嚴苛的自然環境和年復一年的環境污染,各國都在積極研發環保能源。無論是美國轟轟烈烈的巖氣革命還是月球氦3資源大開發,亦或者是歐洲國家的石油天然氣改革,都是為了環境保護。石油危機和環境污染,是當前舉世矚目的兩個大問題,除少數石油輸出國外,無論是發達國家還是發展中國家都在受到石油困匾的壓力,紛紛不斷采取新的對策。所謂對策,包括兩個方面,一是節約現在使用的能源,二是開發新的能源。長久以來氫氣就是作為一種清潔能源使用,氫氣燃燒后除了帶來大量的能量,產物只有水,是一種非常理想的能源。如今各國積極開發氫氣的應用,以取代現有的石化燃料。氫氣為清潔的能源載體,具有高能源轉換效率、低污染及不產生溫室效應等優點,廣泛應用在石化、半導體、光電等產業。但是氫氣畢竟屬于高危的易燃易爆氣體,如何能夠安全有效的使用也是世界范圍內的難題。
高壓氫氣易燃易爆,具有很大的火災危險性,氫氣之爆炸界線寬廣,一般為4%~75%。氫氣雖不是自燃性氣體,但其在某特定高壓外洩的條件下卻會引燃,科學家推測這是因為外洩氫氣所產生震波,使高壓氫氣與空氣接觸面的溫度上升而造成引燃。但是具體原因是什么,還沒有哪個研究明確說明了造成引燃之機制與條件。不過如今有臺灣學者設計出一套試驗方法,來模擬高壓氫氣外洩控制與量測。該方法針對特定高壓(40~240bar)的氫氣,利用耐高壓的迫得緊觀測管進行外洩測試,并使用高壓氣動閥快速開關,以有助于控制外洩條件的一致性,且利用高速攝影機與陰影法觀察高壓氫氣外洩時流體流動之結構。在特定高壓及排放方式下,可以觀測到排放管內明顯的震波影像,震波的速度也與壓力下跌速度有關,若要自燃,其排放管內震波的速度需遠超過音速,此結果將有益于高壓氫氣使用的災害預防與控制。
利用以上的方法,也許我們就能夠得到有關高壓氫氣為何會自燃的原因。雖然高壓氫氣有一定的危險性,但是考慮到氫氣是一種廉價的綠色能源(氫氣以水為原料,電解便可獲得),燃燒的熱值高居各種燃料之冠(每千克氫燃燒放出的熱量為1.4*10^8J,為石油熱值的3倍多),貯存體積小,攜帶量大,行程遠,實在是一種極具潛力的替代能源。只要能夠解決高壓氫氣自爆自燃的問題,緩解人類的能源危機將跨出重要一步!
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