氢气

　　氢气是无色并且密度比空气小的气体(在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多)。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在101千帕压强下，温度-252.87 ℃时，氢气可转变成无色的液体;-259.1 ℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时(如点燃、加热、使用催化剂等)，情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性(特别是被钯吸附)。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。

　　氢气是无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。

　　工业氢GB/T3634-1995：H2≥99.90%(优等品);H2≥99.50%(一等品);H2≥99.00%(合格品)。

　　纯氢GB/T7445-1995：H2≥99.99%;

　　高纯氢GB/T7445-1995：H2≥99.999%;

　　超高纯氢GB/T7445-1995：H2≥99.9999%;

　　氢气的产生由水通电产生氢气和氧气。

　　重氢无毒，有窒息性。

　　氢气有易燃易爆性，容易发生爆炸，所以纯氢有一定危险性。

　　若燃烧时有较响爆鸣声，则说明氢气不纯;极易发生爆炸。

　　所以对此须引起足够的重视。其它参见氢

　　虽然氢气在通常状态下不是非常活泼，但氢气与绝大多数元素会组成化合物。碳氢化合物已知有数以百万种，但它们不会由氢气和碳直接化合形成。氢气与电负性较强的元素(如卤素)反应，在这些化合物中氢的氧化态为+1。氢与氟、氧、氮成键时，可生成一种较强的非共价的键，称为氢键。氢键对许多生物分子具有重要意义。 氢也与电负性较低的元素(如活泼金属)生成化合物，这时氢的氧化态通常为 -1，这样的化合物称为氢化物。

　　氢与碳形成的化合物，由于其与生物的关系，通常被称为有机物，研究有机物的学科称为有机化学，而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为生物化学。按某些定义，“有机”只要求含有碳。但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的。故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。

　　无机化学中，H- 可以作为桥接配体，连接配合物中的两个金属原子。这样的特性通常在13族元素中体现，尤以硼烷、铝配合物和碳硼烷中。

　　含有氢元素的二元化合物称为氢化物。“氢化物”一词暗含氢显负价，且其氧化态为-1的意思。氢负离子记做H-，其存在是1916年由吉尔伯特·路易斯预言的。1920年Moers用电解氢化锂，在阳极产生氢气，从而证明了氢化物的存在。对于非IA或IIA族的元素形成的氢化物，“氢化物”一词并不准确，因为氢的电负性并不高。IA族碱金属的氢化物中有一个例外，即高聚物氢化锂。氢化铝锂中4个氢原子紧靠铝原子。虽然氢可与几乎所有的主族元素形成氢化物，但这些氢化物的原子配比却并不单一，例如二元的硼烷已发现100多种，但氢化铝只有一种。二元氢化铟还未被发现，但它存在于更大的配合物中。

　　氢气是一种极易燃的气体，在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧。氢气燃烧的焓变为−286 kJ/mol：

　　2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l); ΔH = -572 kJ/mol

　　氢气占4%至74%的浓度时与空气混合，或占5%至95%的浓度时与氯气混合时是极易爆炸的气体，在热、日光或火花的刺激下易引爆。氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线。

　　因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升，故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应。氢气在常温下可自发的和氯气(需要光照)反应 ，氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸，生成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。

　　在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，过一会儿，我们可以看到，纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰(氢气在玻璃导管口燃烧时，火焰常略带黄色)。用烧杯罩在火焰的上方时，烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫。

　　氢气在空气里燃烧，实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反应，生成了水并放出大量的热。这个反应的化学方程式是：

　　2H2+O2=点燃=2H2O

　　取一个一端开口，另一端钻有小孔的纸筒(或塑料筒等)，用纸团堵住小孔，用向下排空气法收集氢气，使纸筒内充满氢气。把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团，用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生。(做这个实验时，人要离得远些，注意安全。)

　　我们可以看到，刚点燃时，氢气在小孔处安静地燃烧，过一小会儿，突然听到“砰”的一声响，爆炸的气浪把纸筒高高炸起。

　　实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4%～74.2%，点燃时就会发生爆炸。这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上，任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸。因此，当可燃性气体(如氢气、液化石油气、煤气等)发生泄漏时，应杜绝一切火源、火星，禁止产生电火花，以防发生爆炸。

　　正是由于这个原因，我们在使用氢气时，要特别注意安全。点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。

　　用排水法收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声，就表明氢气不纯，需要再收集，再检验，直到响声很小，只有“扑”的一声才表明氢气已纯净。如果用向下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时，应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度，否则会发生爆炸的危险。因为刚检验过纯度的试管内，氢气火焰可能还没有熄灭，如果立刻就用这个试管去收集氢气，氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有空气的氢气，使氢气发生器发生爆炸。用拇指堵住试管口一会儿，就使试管内未熄灭的氢气火焰因缺氧气而熄灭。

　　另外氢气在氧气过量和低温有催化剂的条件下点燃可生成过氧化氢(H2O2)(氧元素的化合价为-1)

　　优点

　　一、资源丰富。以水为原料，电解便可获得。水资源在地球上相对主要燃料石油，煤也较丰富。

　　二、热值高。氢燃烧的热值高居各种燃料之冠，据测定，每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J，为石油热值的3倍多。因此，它贮存体积小，携带量大，行程远。

　　三、氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水，对环境不产生任何污染。相反，以汽油，柴油为燃料的车辆，排放大量氮氧化物、四乙基铅[Pb(C2H5)4]，会导致酸雨，酸雾和严重的铅中毒。更重要的是，废气中还含有3，4-苯并芘的强致癌物质，污染大气，危害健康。现世界各国对以氢为新型能源的研究颇为重视。日本于1984年5月24日在富士高速公路以每小时200千米速度首次试车(以氢为燃料)成功。

　　缺点

　　氢气要安全储藏和运输并不容易，它重量轻、难捉摸、扩散速度快，需低温液化，会导致阀门堵塞并形成不必要的压力

　　早在1975年就有人开展了氢气治疗肿瘤的研究，后来2001年才有法国学者将高压氢用于治疗肝脏寄生虫感染的研究。早期的研究只能简单地观察氢气被动物呼吸后的反应，显然观察结果证明氢气对动物没有产生显著的影响。关于氢气的生物学效应，最热闹地当然属于潜水医学，因为氢气作为人类潜水呼吸的气体被国际许多重要的潜水医学研究单位深入研究，作为呼吸气体的最重要前提是该气体的安全性，就是不能对人体产生明显的影响，包括在极端高压下呼吸这种气体。许多年的潜水医学研究证明呼吸氢气是非常安全的，但也同时给人们一种深刻印象，呼吸氢气对人体是没有明显生物学效应的。2007年日本学者报道，动物呼吸2%的氢可有效清除强毒性自由基，显著改善脑缺血再灌注损伤，采用化学反应、细胞学手段证明，氢溶解在液体中可选择性中和羟自由基和亚硝酸阴离子。而后两者是氧化损伤的最重要介质，体内缺乏他们的清除机制，是多种疾病发生的重要基础。随后他们又用肝缺血和心肌缺血动物模型，证明呼吸2%的氢可以治疗肝和心肌缺血再灌注损伤。采用饮用饱和氢水可治疗应激引起的神经损伤和基因缺陷氧化应激动物的慢性氧化损伤。美国匹兹堡大学器官移植中心学者Nakao等随后证明，呼吸2%的氢可以治疗小肠移植引起的炎症损伤，饮用饱和氢水可治疗心脏移植后心肌损伤、肾脏移植后慢性肾病。国内第四军医大学谢克亮等的研究证明，呼吸氢气能治疗动物系统炎症、多器官功能衰竭和急性颅脑损伤。孙学军等的研究也证明，呼吸2%的氢可以治疗新生儿脑缺血缺氧损伤。随后，孙学军等成功制备了饱和氢注射液，并与国内40多家实验室开展合作，先后发现该注射液对疼痛、关节炎、急性胰腺炎、老年性痴呆、慢性氧中毒、一氧化碳中毒迟发性脑病、肝硬化、脂肪肝、脊髓创伤、慢性低氧、腹膜炎、结肠炎、新生儿脑缺血缺氧损伤、心肌缺血再灌注损伤、肾缺血再灌注损伤和小肠缺血再灌注损伤等具有良好的治疗作用。这些研究说明，氢是一种理想的自由基、特别是毒性自由基的良好清除剂，具有潜在的临床应用前景。

　　1.氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源( 二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。在一般情况下，氢极易与氧结合。这种特性使其成为天然的还原剂使用于防止出现氧化的生产中。在玻璃制造的高温加工过程及电子微芯片的制造中，在氮气保护气中加入氢以去除残余的氧。在石化工业中，需加氢通过去硫和氢化裂解来提炼原油。氢的另一个重要的用途是对人造黄油、食用油、洗发精、润滑剂、家庭清洁剂及其它产品中的脂肪氢化。由于氢的高燃料性，航天工业使用液氢作为燃料。

　　2.用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂，石油炼制中加氢脱硫剂等

　　一、氢气治疗疾病的概况

　　2007年，Ohsawa的关于氢气选择性抗氧化和对大鼠脑缺血治疗作用的报道是该领域具有开创意义的工作。虽然早在1975年和2001年就有关于氢气抗氧化的报道，但2001年是研究呼吸800 kpa氢气14天的效应，而2007年报道是呼吸2kpa氢气不足1小时的效应，两者分压相差400倍，呼吸时间相差600倍，所以这绝对是完全不同性质的工作。该研究将大鼠中动脉临时阻断90分钟(将一根缝合线插到大脑中动脉起始段)，然后再灌流，这是经典的脑中风动物模型，类似脑缺血后再恢复血流的情况。在恢复血液供应前5分钟开始给动物呼吸含氢气1、2、4%的混合气体35分钟，结果发现动物脑组织坏死体积非常显著地减少。日本学者将这种作用归因于氢气可以选择性中和羟基自由基(羟基自由基是生物体毒性最强的自由基)，尽管氢气也可以中和亚硝酸阴离子，但作用比较弱。该文章发表后，迅速引起国际上的广泛关注，大批临床和基础医学学者迅速跟进，至2014年已经有63个疾病类型被证明可以被氢气有效治疗。每年氢气生物学文章数量，如2007年3篇、2008年15篇、2009年26篇、2010年50篇、2011年63篇、2012年95篇，呈现爆发式增长。氢气的分子效应可在多种组织和疾病存在，例如大脑、脊髓、眼、耳、肺、心、肝、肾、胰腺、小肠、血管、肌肉、软骨、代谢系统、围产期疾病和炎症等。在上述这些器官、组织和疾病状态中，氢气对器官缺血再灌注损伤和炎症相关疾病的治疗效果最显著，有4篇文章涉及到恶性肿瘤。[2]

　　二、氢气治疗疾病的病理生理学机制

　　关于氢气治疗疾病病理生理学机制主流观点仍是氢气的选择性抗氧化，在选择性抗氧化基础上，人们相继证明氢气对各类疾病过程中的氧化损伤，炎症反应、细胞凋亡和血管异常增生等具有治疗作用。活性氧在各类心脑血管疾病如中风和心肌梗死、代谢性疾病如糖尿病动脉硬化等人类重要急性和慢性疾病的病理生理进程中扮演了重要角色，它是分子氧在还原过程中的中间产物，包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的两大类物质，其中氧自由基又包括羟自由基、超氧阴离子、一氧化氮、亚硝酸阴离子等物质。生理情况下，活性氧在体内不断产生，也不断被清除，处于动态平衡。但在缺血、炎症等病理状态下，机体将产生大量的活性氧。其中，羟自由基和过氧亚硝基阴离子毒性较强，是细胞氧化损伤的主要介质。而一氧化氮、超氧阴离子和过氧化氢等物质毒性较弱，具有重要的信号转导作用。既往在抗氧化损伤的治疗中，还原性过强的药物可能导致机体氧化- 还原状态出现新的失衡。2007 年Ohsawa等人研究证实，氢气能够选择性清除毒性较强的羟自由基和亚硝酸阴离子，而对其它具有重要生物学功能、毒性较低的活性氧影响不大，此即氢气的选择性抗氧化作用。该作用为抗氧化治疗提供了新的思路。早在2001 年，Gharib等人报道吸入8 个大气压的氢气对肝脏血吸虫感染引起的炎症反应具有治疗作用，他们认为氢气与羟自由基直接反应是氢气抗炎作用的基础。2009 年Kajiya等人报道氢气能明显抑制葡聚糖硫酸钠诱发的结肠炎症反应，减少受损结肠的炎症因子水平，减轻炎症的病理损伤，改善预后。氢气的抗炎作用与其抑制活性氧产生、中和羟自由基、抑制促炎因子释放有关。另外，巨噬细胞在炎症反应和免疫调节中起重要作用，氢气对巨噬细胞的调节为其抗炎作用奠定了基础。孙学军等2008 年的研究发现，氢气能减少大鼠缺血缺氧模型的组织损伤，呼吸低浓度的氢气可时间依赖性地减少凋亡酶Caspase-3和Caspase-12 的活性，减少凋亡阳性细胞数量，研究提示氢气的作用与减少Caspase 依赖性凋亡有关。Kubota等报道使用含氢气的水滴眼具有抗角膜血管增生的作用。[2]

　　三、氢气对中枢神经系统疾病的治疗作用

　　氢气生物学效应发现以来，氢气对以脑血管疾病为代表和以老年性痴呆为代表的中枢神经系统疾功能紊乱都具有明显的保护作用。[2]

　　氢气对脑血管病的治疗作用

　　Ohsawa等2007年报道的呼吸氢气对大鼠左大脑中动脉阻断模型的治疗作用后。孙学军等很快证明呼吸氢气对新生儿窒息引起的缺血缺氧性脑损伤具有理想的治疗作用，发现氢气对缺血缺氧性脑损伤后神经细胞凋亡酶活性有抑制作用，凋亡酶活性下降导致神经细胞凋亡减少，使神经细胞坏死减少。从而减轻了脑损伤，保护了成年后的脑功能。氢气对心脏停跳引起的脑损伤具有保护作用，这进一步肯定了氢气对缺血缺氧性脑损伤的保护作用。衣达拉奉是唯一被批准用于中风治疗的抗氧化药物，和单纯使用衣达拉奉相比，氢气联合使用衣达拉奉上述核磁共振检测指标均获得更好的改善。美国Loma Linda神经外科研究所和南京医科大学、浙江大学附属医院神经外科等三家实验室先后报道氢气呼吸和注射氢气生理盐水对脑出血和珠网膜下腔出血引起的早期脑损伤、神经细胞坏死、脑水肿和血管痉挛等具有理想的保护作用。[2]

　　氢气对神经退行性疾病的治疗作用

　　巴金森病是脑干神经核黑质内多巴胺神经元死亡引起的疾病，经常是许多其他神经退行性疾病如老年性痴呆的继发表现。孙学军等在模型制备前1周开始给动物随意饮用氢气饱和水，结果发现该治疗可完全消除单侧巴金森病症状的发生。非治疗组动物注射侧多巴胺神经元数量比对照侧减少到40.2%，而治疗组仅减少到83%。即使在模型制备后3天开始给氢气水治疗，单侧巴金森病症状仍可以被抑制，但治疗效果低于预先治疗,神经元数量比对照侧减少到76.3%。预先治疗组动物在模型制备后48小时，纹状体内代表多巴胺神经元末梢的酪氨酸羟化酶活性在模型对照组和治疗组均显著下降。Fujita等用MPTP诱导的小鼠巴金森病模型证明氢气具有类似效应。研究结果表明，和其他如银杏叶比较，氢气具有更理想的治疗效果。[2]

　　四、氢气对肝脏病的治疗作用

　　氢气在肝脏领域的应用研究十分突出，是早在2001年，法国潜水医学领域就有学者希望证明氢气的抗氧化作用，在马赛法国著名饱和潜水设备公司COMEX SA的设备、技术和人员帮助下，他们开展了这一研究。让感染了肝日本曼氏血吸虫病的小鼠连续14天呼吸氢氧混合气(氢气浓度为87.5%,分压为0.7 Mpa),观察对小鼠肝脏功能、肝组织氧化损伤、纤维化和血液炎症反应等方面的影响，研究结果证明，连续呼吸高压氢气对肝脏血吸虫病动物的肝组织损伤、炎症反应和后期的肝纤维化均有非常显著的保护作用。Fukuda 等在2007 年制作了大鼠肝脏缺血再灌注的模型，通过对组织标本的HE 染色加MDA 加肝功能酶学检测，发现氢气疗法对肝脏的缺血损伤有非常明显的治疗效果。2009 年时，哈佛大学口腔医院的学者Kajiya 等在实验中让大老鼠喝下能产生氢气的细菌，发现对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有预防作用，如果用抗生素***灭这些细菌，则抗肝炎的作用消失，这显示了氢气对肝炎的预防与治疗作用。他们还证明，饮用氢气饱和水对伴刀豆球蛋白诱导的肝炎具有类似的治疗效果。同年，Tsai 等发现饮用富氢电解水可以保护小鼠四氯化碳诱导的肝脏损伤。中国学者孙汉勇等采用GalN/LPS，CCl4 和DEN 3 种肝损伤动物模型，通过检测氢气、活性氧水平，评价氧化损伤、细胞凋亡和炎性反应程度，发现腹腔注射氢气生理盐水对急性肝脏损伤、肝纤维化和肝脏细胞增生均具有显著的抑制作用，同时细胞碉亡相关分子如JNK和caspase-3 活性下降，研究结果证明氢气不仅能治疗急性肝脏损伤，而且能治疗肝硬化。刘渠等研究认为，腹腔注射氢气生理盐水通过提高肝脏抗氧化能力，抑制肝脏炎性反应能治疗胆管阻塞后黄疸和肝损伤，这对临床上的指导意义很大。对非酒精性脂肪肝的研究证明，长时间饮用氢气水可以对抗高脂饮食引起的脂肪肝，不仅对肝脏功能、肝形态学如纤维化，而且对脂肪肝相关细胞内信号通路均有明显的阻断效应，该效果可以和传统的治疗脂肪肝的药物吡格列酮(促进胰岛素受体敏感性，降血脂)治疗效果相嫣美。长期饮用氢气水不仅可以对抗脂肪肝，而且可以显著减少这种脂肪肝晚期转化成肝癌的比例，也就是说可以减少脂肪肝发生肝癌的可能性。氢气可以通过促进一种重要的信号分子FGF 21发挥减肥和治疗脂肪肝的效果。氢气在肝脏疾病的临床研究十分缺乏，2012年韩国学者Kang 等对49例接受放射治疗的恶性肝癌病人，采用随机安慰剂对照方法，给病人在放射治疗期间饮用一定量的金属镁制备的氢气水，通过对生活质量进行评价，发现该氢气水可显著提高肝癌病人放射治疗后的生活量，同时可以降低血液中氧化应激指标。氢气作为一种选择性抗氧化物质，氢对肝脏缺血、药物性肝炎、胆管阻塞引起的肝硬化、脂肪肝等多种类型的肝脏疾病具有有效和明显的治疗作用。[2]

　　五、氢气的临床研究进展

　　到2013年四月为至，先后有7个疾病临床研究报道，分别是二型糖尿病、代谢综合症、血液透析、炎症/线粒体肌肉病、脑干缺血和放射治疗副作用和系统性红斑狼疮。从世界卫生组织注册的信息中可以发现，也有一些没有发表论文的临床研究。这些研究报告显示氢气在人体脂代谢和糖代谢中的关键的调节作用。

　　①水煤气法(主要成分CO和H2，C+H2O=高温=CO+H2)

　　②电解水的方法制氢气

　　③电解饱和食盐水(2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+H2↑+Cl2↑)[5]

　　原始制作法

　　原始氢气是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氢气，大部分分布在宇宙空间内和大的星球中，是恒星的核燃料，是组成宇宙中各种元素及物质的初始物质。地球上没有原始氢气因为地球的引力束缚不了它。只有它的化合物。

　　人造氢气生产方法

　　可分为以下几种

　　启普发生器制氢气

　　启普发生器制氢气

　　⒈ 工业氢气生产方法：

　　⑴由煤和水生产氢气(生产设备煤气发生设备，变压吸附设备)

　　将水蒸气通过炽热的炭层：C+H2O(g)=高温=CO+H2(水煤气)，再低温分离

　　⑵由裂化石油气生产(生产设备裂化设备，变压吸附设备，脱碳设备)

　　CH4=高温催化剂=C+2H2

　　⑶电解水生产(生产设备电解槽设备)

　　⑷工业废气。

　　⒉民用氢气生产方法：

　　⑴氨分解(生产设备汽化炉，分解炉，变压吸附设备)

　　⑵由活泼金属与酸(生产设备不锈钢或玻璃容器设备)

　　(3)强碱与铝或硅(生产设备充氢气球机设备)一般生产氢气球都用此方法。

　　Si+2NaOH+H2O=加热=Na2SiO3+2H2↑

　　(4)甲醇裂解(生产设备导热油炉，甲醇汽化裂解设备，变压吸附装置)一般用氢气量较大化工厂均用此方法。

　　CH3OH=高温催化=2H2↑+CO↑，低温分离

　　⒊试验室氢气生产方法：

　　硫酸与锌粒(生产设备：启普发生器)

　　4.其他

　　(1)由重水电解。

　　(2)由液氢低温精镏。[6]

　　工业制法

　　一、电解水制氢 多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽(外形似压滤机)来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。该方法成本较高，但产品纯度大，可直接生产99.7%以上纯度的氢气。这种纯度的氢气常供：①电子、仪器、仪表工业中用的还原剂、保护气和对坡莫合金的热处理等，②粉末冶金工业中制钨、钼、硬质合金等用的还原剂，③制取多晶硅、锗等半导体原材料，④油脂氢化，⑤双氢内冷发电机中的冷却气等。像北京电子管厂和科学院气体厂就用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气

　　如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

　　二、水煤气法制氢 气用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2—热)。净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO2，再通过含氨蚁酸亚铜(或含氨乙酸亚铜)溶液中除去残存的CO而得较纯氢气，这种方法制氢成本较低产量很大，设备较多，在合成氨厂多用此法。有的还把CO与H2合成甲醇，还有少数地方用80%氢的不太纯的气体供人造液体燃料用。像北京化工实验厂和许多地方的小氮肥厂多用此法。

　　三、由石油热裂的合成气和天然气制氢 石油热裂副产的氢气产量很大，常用于汽油加氢，石油化工和化肥厂所需的氢气，这种制氢方法在世界上很多国家都采用，在中国的石油化工基地如在庆化肥厂，渤海油田的石油化工基地等都用这方法制氢气 也在有些地方采用(如美国的Bay、way和Batan Rougo加氢工厂等)。

　　四、焦炉煤气冷冻制氢 把经初步提净的焦炉气冷冻加压，使其他气体液化而剩下氢气。此法在少数地方采用(如前苏联的Ke Mepobo工厂)。

　　五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢气，除供合成盐酸外还有剩余，也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产。

　　利用电解饱和食盐水产生氢气：如2NaCl+2H2O=电解=2NaOH+Cl2↑+H2↑

　　六、酿造工业副产

　　用玉米发酵丙酮、丁醇时，发酵罐的废气中有1/3以上的氢气，经多次提纯后可生产普氢(97%以上)，把普氢通过用液氮冷却到—100℃以下的硅胶列管中则进一步除去杂质(如少量N2)可制取纯氢(99.99%以上)，像北京酿酒厂就生产这种副产氢，用来烧制石英制品和供外单位用。

　　七、铁与水蒸气反应制氢

　　3Fe+4H2O=高温=Fe3O4+4H2

　　但品质较差，此系较陈旧的方法现已基本淘汰

　　八、金属镁和水的反应制氢

　　Mg+H20--->Mg(oH)2+H2

　　通过某些矿物质的参与，镁会在冷水中缓慢均衡地反应，并生成丰富的氢气。

　　其他

　　工业上用水和红热的碳反应

　　C+H2O=高温=CO+H2

　　制取氢气的新方法

　　盛有氢气的集气瓶的放置方法

　　盛有氢气的集气瓶的放置方法

　　1.用氧化亚铜作催化剂并用紫外线照射从水中制取氢气。

　　2.用新型的钼的化合物做催化剂从水中制取氢气。

　　3.用光催化剂反应和超声波照射把水完全分解的方法。

　　4.陶瓷跟水反应制取氢气。

　　5.生物质快速裂解油制取氢气。

　　6.从微生物中提取的酶制氢气。

　　7.用细菌制取氢气。

　　8.用绿藻生产氢气。

　　9.有机废水发酵法生物制氢气。

　　10.利用太阳能从生物质和水中制取氢气。

　　利用太阳能从生物质和水中制取氢气是最佳的制取氢气的方法。理由是太阳能能量巨大、取之不尽、用之不竭、而且清洁、无污染、不需要开采、运输。怎样制取氢气的成本就大大降低。

　　11.用二氧化钛作催化剂，在激光的照射下，让水分解成氢气和氧气.

　　12.硼和水蒸气在高温下反应制取氢气，化学方程式为2B+6H2O=高温=2H3BO3+3H2

　　新型制氢

　　氢作为一种清洁能源已被广泛重视，并普遍作为燃料电池的动力源，然而制取氢的传统方法成本高，技术复杂。美国研究人员日前开发出一种利用木屑或农业废弃物的纤维素制取氢的技术，有望解决氢制取费用高的难题。

　　来自美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室等机构的研究人员发表报告说，他们把14种酶、1种辅酶、纤维素原料和加热到32摄氏度左右的水混合，制造出纯度足以驱动燃料电池的氢气。

　　研究人员说，他们的“一锅烩”过程有不少进步，比如采用与众不同的酶混合物，还提高了氢气的生成速度。此外，除了把纤维素中分解出的糖转化为化学能量外，这一过程还可产出高质量的氢。

　　研究人员说，他们主要使用从木屑中分解的纤维素原料制取氢，不过也可以使用稻草、废弃的庄稼秆等。木屑或农业废弃物资源非常丰富，利用它们制取氢，不仅可降低制造成本，而且将大大扩大生产氢的原料资源。

　　中华人民共和国国家标准 GB 7445-87

　　本标准适用于氢气的检验，规定了氢气含量及氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水分等杂质含量的测定方法。

　　1 氢含量的测定

　　氢气的体积百分含量(c)用差减法计算求得，按式(1)计算：

　　式中：

　　c1--氧气的体积含量，ppm;

　　c2--氮气的体积含量;ppm;

　　c3--一氧化碳的体积含量，ppm;

　　c4--二氧化碳的体积含量，ppm;

　　c5--甲烷的体积含量，ppm。

　　2 氧和氮含量的测定

　　采用变温浓缩色谱技术，以热导检测器检测。首先使被测组分在液氮温度下的浓缩柱上定量吸附，然后升温定量脱附，再经色谱柱分离后检测。被测组分进入热导检测器引起桥路阻值的变化与氧、氮含量成比例，由此可定氧、氮含量。[8]

　　仪器

　　气相色谱仪与热解吸仪连接

　　气相色谱仪与热解吸仪连接

　　气相色谱仪及配套的浓缩进样装置，其示意流程图如图所示。要求仪器对氧、氮的最低检测浓度分别不高于4ppm、8ppm。色谱仪的安装和调试及浓缩操作按规定要求进行。

　　1、便携式氢气检测仪

　　NBX80便携式氢气泄漏检测仪可连续检测作业环境中氢气浓度。氢气泄漏检测仪为自然扩散方式检测气体浓度，采用进口电化学传感器，具有极好的灵敏度和出色的重复性;氢气检测仪采用嵌入式微控制技术，菜单操作简单，功能齐全，可靠性高，整机性能居国内领先水平。检测仪外壳采用高强度工程材料、复合弹性橡胶材料精制而成，强度高、手感好。

　　2、泵吸式氢气检测仪

　　NBX80+泵吸式氢气检测仪采用内置吸气泵，可快速检测工作环境中氢气浓度。泵吸式氢气检测仪采用进口电化学传感器，具有非常清晰的大液晶显示屏，声光报警提示，保证在非常不利的工作环境下也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防。

　　3、在线式氢气检测报警器

　　NBG80在线式氢气检测报警器由气体检测报警控制器和固定式氢气检测器组成，气体检测报警控制器可放置于值班室内，对各监测点进行监测控制，氢气检测器安装于气体最易泄露的地点，其核心部件为气体传感器。氢气检测器将传感器检测到的氢气浓度转换成电信号，通过线缆传输到气体检测报警控制器，气体浓度越高，电信号越强，当气体浓度达到或超过报警控制器设置的报警点时，气体检测报警控制器发出报警信号，并可启动电磁阀、排气扇等外联设备，自动排除隐患。在线式氢气检测报警器广泛应用于石油、化工、冶金、电力、煤矿、水厂等环境，有效防止爆炸事故的发生。制法

　　a. 检测器：热导池;b. 桥路电流：150～200 mA;c. 载气纯度：不低于99.999%的高纯氢，应符合GB 7445-87《氢气》要求;d. 载气流速：40～60 ml/mine. 浓缩时样品流速：1.0～1.5 ml/min;f. 色谱柱：长2500px，内径3 mm，内装活化后的40～60目5分子筛，柱温为室温;g. 浓缩柱：长750px，内径4 mm，内装活化后的40～60目5分子筛，吸附温度为-196 ℃(液氮浴)，脱附温度为室温(水浴)。

　　1.色普仪启动

　　按气相色谱仪使用说明书启动仪器。开启载气，充分置换色谱系统，纯化载气，调整流速至规定值，接通热导池电源，调整仪器各部位达测定条件，待仪器工作稳定。

　　2.测定

　　空白：关闭浓缩柱，套上液氮浴5min后，取下液氨浴，在室温下浴下令载气通过浓缩柱，以记录仪上无色谱峰出现为正常：再令载气通过浓缩，在小心严防空气倒吸的情况下，浓缩载气5min，测定色谱系统空白值符合2.3条c项要求为正常。

　　置换：将样品气钢瓶经采样阀及管道与仪器相连，然后3次升降压并用约20倍以上管道体积的样品气充分置换进入浓缩柱前的连接管和阀体，使所取样品具有代表性。

　　浓缩：令样品气以1.0～1.5L/min流速通过浓缩柱，置换2～3min后关闭浓缩柱出口，然后将浓缩柱缓慢套上液氮浴，待垫气结束后打开浓缩柱出口，样品气流经湿式流量计后放空。

　　样品气的浓缩体积数积数由被测组分含量和仪器灵敏度决定。

　　进样：浓缩完毕，关闭浓缩柱入口，取下液氨浴后在室温下浴下放掉解吸的氢，关闭浓缩柱出口，迅速转动六通阀。令载气通过浓缩柱将被测组分带入色谱柱，在湿式流量计上读到样品体积数。

　　测量：记录各被测组分的色谱流出曲线，分别测量各组分峰面积A1。

　　定标

　　用指数稀释法配制的标准气定标。定标方法见GB4815-84《氦气检验方法》附录C。

　　将标准气直接进样测定出标准气中氧和氮的色谱峰面积A2。

　　标准气是以99.999%的氢为底气，用空气经稀释配制而成的，定标时各组分的已知浓度应与样品气浓缩后各相尖组分浓度相近。