氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等国家在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。我们有理由相信，在将来，氢能，就像阳光一样将照亮世间每一个角落，影响我们的生活。

下面，就让我们翻开《能源新希望——氢能》一书，跟随作者王建国一起去了解这种新能源吧。

《新知识图书馆》丛书是一套自然科学类丛书，囊括人类科技多个领域等一系列新知识、新技术的应用情况，为青少年朋友了解推动当今人类社会发展的动力提供了方便，同时也为新知识和新技术的传播作出了贡献。《能源新希望——氢能》就是该系列丛书之一，内容包括：走进氢世界，理想的新能源，氢能的应用。

《能源新希望——氢能》由王建国编著。

走进氢世界

 认识氢

 氢的存在方式

 氢有哪些性质

 谁发现了氢

 传统制氢技术

 制氢新方法

 存储氢气的方式

 如何纯化氢气

 如何安全储运氢气

理想的新能源

 开启能源新时代

 人类永恒的能源

 巨大的能量：氢与核聚变

 氢弹：氢能威力的见证

 国外对氢能的研究

 中国对氢能的研究

 氢能的未来

氢能的应用

 氢与燃料电池

 燃料电池的发展

 作为燃料的氢能

 引人关注的微型燃料电池

 氢能汽车

 氢能汽车的发展

 用途广泛的氢能

后记

根据这种分析，毛何匡和赫姆利开始了实验。他们取来纯度很高的氢气，放在一个能承受极高压力的金刚石之间的密闭装置内，在-196℃的低温下逐渐加压到250万个大气压。结果发现气态氢从透明状态逐渐变成了褐色，最后变成为有光泽的不透明固体，导电性也发生了变化，由绝缘逐渐变成半导体，进而变成为导电体。于是他们于1989年5月初在美国地球物理协会上报告了这项实验成果。

但两年后有人对这一结果表示怀疑。美国科内尔大学的阿瑟·劳夫和克雷格·范德博格认为，毛何匡的实验容器内含有红宝石粉末，红宝石的主要成分是氧化铝。劳夫和范德博格认为，可能是氧化铝和氢气在高压下形成铝金属，而不是真正的金属氢。而且，毛何匡以后也没有再报道过研究金属氢的进展情况。

可见，制造金属氢的难度有多大，人们估计，有可能需要几代人的努力才能取得突破性进展。目前，美国、俄罗斯和日本等国都宣布过用高压技术观察到了金属氢的现象，但在压力卸除后金属氢又变成了普通的氢气。因此，尽管金属氢对人们有巨大的吸引力，但在常压下要得到稳定的金属氢，还要攻克许多难关。

不过，持乐观态度的科学家认为，这个问题总有一天会解决，因为石墨在高温、高压下变成金刚石后，就能在常温下长期稳定地存在。因此，尽管困难重重，科学家们仍以坚韧不拔的毅力在从事金属氢的研究。

毛何匡和赫姆利还认为，研究金属氢有两方面的意义：一是金属氢有希望成为高温超导体，还能做核聚变的燃料，即高能量密度而无污染的能源；二是金属氢的研究还有助于解决理论物理和天体物理中存在的一些长期未能解决的问题，例如天文学家在观察太阳系的土星、木星、天王星和海王星这些天体时，发现有金属氢核心，他们非常希望知道，在多高的压力和温度下氢会变成金属氢。

一旦金属氢问世，就如同以前蒸汽机的诞生一样，将会引起整个科学技术领域的一场划时代的革命。

金属氢是一种亚稳态物质，可以用它来做成约束等离子体的“磁笼”，把炽热的电离气体“盛装”起来，这样，受控核聚变反应使原子核能转变成了电能，而这种电能既是廉价的也是干净的，在地球上就会很方便地建造起一座座“模仿太阳的工厂”，人类将最终解决能源问题。

金属氢又是一种室温超导体，它将甩掉背在超导技术“身上”的低温“包袱”。超导材料是没有电阻的优良导体，但现在已研制成功的超导材料的超导转变温度多在-250℃左右，这样的低温工作条件，严重地限制了超导体的应用。金属氢是理想的室温超导体，因此可以充分显示它的魅力。

用金属氢输电，可以取消大型的变电站而输电效率在99％以上，可使全世界的发电量增加1／4以上。如果用金属氢制造发电机，其重量不到普通发电机重量的10％，而输出功率可以提高几十倍甚至上百倍。

金属氢还具有重大的军用价值。现在的火箭是用液氢作燃料，因此必须把火箭做成一个很大的热水瓶似的容器，以便确保低温。如果使用了金属氢，就可以制造更小而又十分灵巧的火箭。金属氢应用于航空技术，就可以极大地增大时速，甚至可以超过音速许多倍。由于相同质量的金属氢的体积只是液态氢的1／7，因此，由它组成的燃料电池，可以很容易地应用于汽车，那时，城市就会变得非常清洁、安静。

金属氢内储藏着巨大的能量，比普通TNT炸药大30～40倍。因此，金属氢聚变时释放的能量要比铀核裂变大好多倍。伴随着金属氢的诞生必将会产生比氢弹威力大好多倍的新式武器。

目前，世界上的高压实验室已达100多个。我国已研制成功了能产生100万个标准大气压的压力机。我国成功研制的“分离球体式多级多活塞组合装置”能产生200万个标准大气压。近年来，中国等几个国家宣布已在实验室内研制成功了金属氢，这是人类在研究金属氢的道路上迈出的可喜的一步。而要使金属氢大规模投入工业生产，还有相当大的困难。但它已有力地推动和促进了超高压技术、超低温技术、超导技术、空间技术、激光以及原子能等20多门科学技术向着新的深度发展。

从理论上来看，在超高压下得到金属氢确实是可能的。不过，要得到金属氢样品，还有待科学家们进一步研究。

金属氢的出现是当代超高压技术创造的一个奇迹，也是目前高压物理研究领域中一项非常活跃的课题。

P12-14

能源是人类社会前进和发展的动力。在当前世界上，能源体系仍以煤、石油、天然气等化石燃料为主，这些能源成为人类发展的根本保证。

随着人口的增长和人类物质文明的提高，人类对能源的需求也日益加大。然而，人类不得不面对一个残酷的事实：随着人类的不断开采，属于不可再生资源的化石能源日益减少，枯竭是不可避免的，大部分化石能源将在本世纪末开采殆尽。同时，化学能源的大规模使用带来了环境的恶化，给世界的生态平衡和人类健康带来威胁。因此，及早摆脱对化学能源的依赖，寻找新能源成了全人类当前重大任务之一。

在人们的迫切要求下，多种新能源被人类开发利用，核能、太阳能、风能、海洋能等，尤其是氢能的异军突起，更是引起了人们的广泛关注。

氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75％。氢具有高挥发性、高能量，同时氢在工业生产中也有广泛应用。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。

另外，氢本身无毒，与其他燃料相比，氢燃烧时更清洁，除生成水和少量氮化氢外，不会产生一氧化碳、二氧化碳、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质。

许多科学家认为，氢能在2l世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。

早在1970年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等国家在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。我们有理由相信，在将来，氢能，就像阳光一样将照亮世间每一个角落，影响我们的生活。

发现氢的化学家

(一)海尔蒙特

生平简介

海尔蒙特(Jan Baptist van Helmont)是比利时化学家、生物学家，也是一名医生。

海尔蒙特生于布鲁塞尔一个贵族家庭，在天主教鲁汶大学接受教育，在尝试了各种自然科学之后，他选择了医学，并于1599年拿到博士学位。随后几年他在瑞士、意大利、法国和英国游历。1605年比利时发生瘟疫，海尔蒙特回到祖国，在安特卫普参与救治。1609年他在维尔乌德举行盛大婚礼，此后定居于此进行化学研究与行医。他在化学理论和实践上都有过卓越的贡献，从而成为炼金术向近代化学转变时期的代表人物。他所做的柳树实验也是生物研究上划时代的工作。

科学贡献

毕业后的海尔蒙特已经有一个重大的发现，他知道“化学是开启医学的一道门，经过化学的定量分析能够使医学更为精确”。为这个发现，他到维伏迪(Vilvorde)小城，放弃名利，隐姓埋名，成为了终身都不开业的医生，全力研究化学。

他夜以继日地做实验，连邻居都不知道这个人在干什么。他的实验非常精确仔细，日后留下来的记录显示，光是测定汞的重量，他就重复了两千次。在精细的测量中，他发现无论是溶解还是沉淀反应，重量在反应前后都没有改变，改变的只是物质的形态而已，这就是非常有名的“质量不灭定律”。

那个时候，汞被认为是仙丹，是长生不老药。大家都认为吃一点汞可以使血气活络、脸色红润，所以很多人买来食用。但是海尔蒙特经过仔细的定量实验提出过量的汞是剧毒，可以导致人死亡。当时还流行一种万能溶剂，能将植物油溶解成水，他仔细研究，发现那是硝酸，遇到碱中和成水，于是他首先提出“酸碱中和生成水”。

海尔蒙特小时候有烧东西的喜好，现在变得很有用。他燃烧62磅重的木炭，只剩下1磅(1磅-0.45千克)的灰，有6l磅都不见了，他称这看不见的东西为“气体”(gas)，“gas”这个词是他首创的。

海尔蒙特还研究人的体内结石现象，用尿酸与钙作用产生白色结晶，模拟人体内肾结石、胆结石的形成原因。他试着把许多人体内的生理现象，用人体外的化学实验来研究，其中最著名的试验是他用管子伸人胃中抽取胃液，研究胃液对食物分解的功能。他发现胃液过多会造成身体不适，因此可以用碱性物质去中和，治疗胃酸过多的现象。

在人类历史上，他是第一个用化学去了解人类与生物的生理构造，进而提出医治方法的人。他终身未曾亲手医治一个病人，却为未来的医学发展指出正确的方向。

海尔蒙特的研究没有带给他任何掌声，只有排山倒海而来的反对。当时的医学界还没有进步到足以接受他的看法，以化学来解释生物生理反应，被斥为无稽之谈。政治界也反对他，他们认为，一个前程似锦的贵族青年，躲在贫民区内研究如何抽胃酸，实在是太离谱了。因此，所有贵族都联合起来斥责他，给他施加压力，要他回到布鲁塞尔。

就在大多数的人都在反对他时，有一个人毫无顾忌地支持他，给了他巨大的力量，这个人就是兰丝特(Margaret van Ranst)。兰丝特是当时比利时最有权势的公爵的女儿。她慧眼识英才，嫁给了海尔蒙特。海尔蒙特曾写下这样一句话：“我一生都要感谢上帝，因为他赐给我一位敬虔又高贵的女孩为妻子。”

……

——截选自《后记》