什么是高纯气，高纯氢气，高纯氮气？

高纯气体(High

Purity

Gases)气体工业名词，通常指利用现代提纯技术能达到的某个等级纯度的气体。对于不同类别的气体，纯度指标不同，例如对于氮，氢，氩，氦而言，通常指纯度等于或高于99.999%的为高纯气体；而对于氧气，纯度为99.199%即可称高纯氧；对于碳氢化合物，纯度为99199%的即可认为是高纯气体。高纯气体应用领域极宽，在半导体工业，高纯氮，氢，氩，氦可作为运载气，保护气和配制混合气的底气。

高纯气体根据分子结构的不同可以分为有机高纯气体，和无机高纯气体。

高纯氢气和高纯氮气都是无极高纯气体。

石油化学工业的高级油料生产，电子工业的半导体器件制造，金属工业的金属处理，玻璃、陶瓷工业的光纤维、功能陶瓷的生产，以及电力工业的大型发电机冷却系统等等，都对氢有很大的需求量。尤其是近些年高纯度氢在化学工业、半导体、光纤维等领域的应用，使得氢的纯化日益得到重视。

为什么要纯化氢呢？我们知道，自然界没有纯净的氢，氢总是以其化合物如水、碳氢化合物等形式存在，因此，在制备氢时就不可避免地带有杂质。氢气中带有杂质，就会带来安全隐患，容易发生爆炸，因此就要求对氢气原料进行纯化。

那么，什么是氢的纯化呢？氢的纯化是利用物理或化学的方法除去氢气中杂质的方法总称，也就是将氢中包含的杂质“过滤”出去。随着半导体工业、精细化工及光电产业的发展，半导体生产工艺需要使用99.999％以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高，为满足工业上对各种高纯氢的需求，必须对氢气进行进一步的纯化。

氢的纯化有多种方法。总的来说，可分为物理方法和化学方法两大类。具体来讲，目前氢气纯化技术主要有5种，分别是膜分离技术、变压吸附法、低温分离技术、金属氢化物法和催化脱氧法。

氢气的工业制法有：①水煤气法。在1000℃以上，使水蒸气通过灼热的煤，得氢气和一氧化碳的混合气，称水煤气。用三氧化二铁做催化剂，水煤气与水蒸气作用，一氧化碳转化为二氧化碳后可用水吸收除去 。②烃-水蒸气催化重整法。挥发性烃类与水蒸气在700～1000℃ 通过镍催化剂，生成氢气和一氧化碳，再用①法除去后者。③电解水法。纯度可达99.9％，但只适用于水力资源丰富地区。

楼上：热分解是利用太阳能将水加热，将水或水蒸汽加热到摄氏温度3000度以上，让水中的氢和氧进行分解，随后再利用氢气燃烧进行发电。电解水是，利用太阳光和电解水相结合产生氢气，进行发电，是目前应用较广泛且比较成熟的方法，并且氢气的转换效率达到约7585％左右，不过转换的过程中耗电较大，从能量利用的观点来看是较不划算。

氢

释义:气体元素，也是宇宙中含量最丰富的元素，符号H。多用于化学工业。

【氢d】用氢的同位素氘和氚制成的热核武器，威力比原子d大。

部首查询:04气部

氢

hydrogen

一种化学元素 。 化学 符号 H ，原子 序数 1 ，原 子量1.00794，属周期系ⅠA族。又称� 。1766 年由英国H.卡文迪什发现，称为可燃空气 。1787 年法国 A.-L. 拉瓦锡命名为Hydrogene ，含义是成水元素 。氢在地壳中的含量为1％，绝大部分以水和有机化合物的形式存在。在宇宙中，氢是蕴藏量最丰富的元素，90％的原子都是氢。

氢有三种同位素，质量数为1的称� ，2的称氘(又称重氢），3的称氚。在天然氢中 ，�的含量为99.985％，氘为0.0148％，氚为1×10-15％。氢是无色、无臭的气体 ，气体分子由两个原子组成，熔点－259.14℃，沸点－252.8℃ ，在水中的溶解度21.4厘米3／千克水（0℃），在金属镍、钯、铂内的溶解度很大 ，1 体积钯能溶解几百体积的氢气 ，是良好的储氢材料。在常温下，氢的化学性质不活泼。氢分子在2000℃以上分解为原子氢，它非常活泼，即使在室温下，原子氢也能将许多金属氧化物或氯化物还原为金属。氢气与许多非金属元素或金属元素只有在高温下才能发生反应，例如，氢气与氧气混合后，只有点燃时才会发生爆炸。氢与很多非金属化合形成酸，故称成酸元素。氢与非金属元素化合，氧化态为＋1；与金属元素化合形成金属氢化物时 ，氧化态为－1，例如氢化钠(NaH)等。

氢气的实验室制法有：①电位序在氢以前的金属（如锌或铁）与不具氧化性的酸(如盐酸)作用，可制得氢气。②金属(如锌、硅、铁)与碱(氢氧化钠)作用，可得氢气。③电解水制得的氢气最纯。④氢化钙与水发生反应：

CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2氢化钙是固体，携带方便，与水作用，能很快产生氢气，此法在野外作业中有较大的实用价值。

氢气的工业制法有：①水煤气法。在1000℃以上，使水蒸气通过灼热的煤，得氢气和一氧化碳的混合气，称水煤气。用三氧化二铁做催化剂，水煤气与水蒸气作用，一氧化碳转化为二氧化碳后可用水吸收除去 。②烃-水蒸气催化重整法。挥发性烃类与水蒸气在700～1000℃ 通过镍催化剂，生成氢气和一氧化碳，再用①法除去后者。③电解水法。纯度可达99.9％，但只适用于水力资源丰富地区。

氢气最大的用途是生产氨和盐酸。还用于不饱和植物油的催化加氢(用铂做催化剂)以制备脂肪。氢与一氧化碳反应，可得甲醇，可能成为新能源。氢气能在高温下还原金属氧化物以制备纯金属(如钨丝)。氢的用途中最有发展前景的是用作能源 ，每千克氢燃烧时放出的热量约为汽油的3倍 ，氢能源的最大优点是不会造成大气污染。

氢的特性 氢 - 氦

氢

锂

Image:H-TableImage.png

元素周期表

总体特性

名称, 符号, 序号 氢、H、1

系列 非金属

族, 周期, 元素分区 1族, 1, s

密度、硬度 0.0899 kg/m3(273K)、NA

颜色和外表 无色

Image:H,1.jpg

大气含量 10-4 %

地壳含量 0.88 %

原子属性

原子量 1.00794 原子量单位

原子半径 (计算值) 25（53）pm

共价半径 37 pm

范德华半径 120 pm

价电子排布 1s1

电子在每能级的排布 1

氧化价（氧化物） 1（两性的）

晶体结构 六角形

物理属性

物质状态 气态

熔点 14.025 K （-259.125 °C）

沸点 20.268 K （-252.882 °C）

摩尔体积 11.42×10-6m3/mol

汽化热 0.44936 kJ/mol

熔化热 0.05868 kJ/mol

蒸气压 209 帕（23K）

声速 1270 m/s（293.15K）

其他性质

电负性 2.2（鲍林标度）

比热 14304 J/(kg·K)

电导率 无数据

热导率 0.1815 W/(m·K)

电离能 1312 kJ/mol

最稳定的同位素

同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量

MeV 衰变产物

1H 99.985 % 稳定

2H 0.015 % 稳定

3H 10-15 % /

人造 12.32年 β衰变 0.019 3He

4H 人造 9.93696×10-23秒 中子释放 2.910 3H

5H 人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H

6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子

释放 ? 3H

7H 人造 无数据 中子释放? ? 6H?

核磁公振特性

1H 2H 3H

核自旋 1/2 1 1/2

灵敏度 1 0.00965 1.21

在没有特别注明的情况下使用的是

国际标准基准单位单位和标准气温和气压

氢是一种化学元素，化学符号为H，原子序数是1，在元素周期表中位于第一位。它的原子是所有原子中最细小的。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的双原子的气体，氢气是最轻的气体。它是宇宙中含量最高的物质。氢原子存在於水, 所有有机化合物和活生物中。导热能力特别强，跟氧化合成水。在0摄氏度和一个大气压下，每升氢气只有0.09克重——仅相当于同体积空气重量的14.5分之一。

在常温下，氢比较不活泼，但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。

目录 [隐藏]

1 发现

2 名称由来

3 分布

4 制备

5 纯化

6 同位素

7 用途

8 参见

[编辑]发现

16世纪末期，瑞士化学家巴拉采尔斯把铁放在硫酸中，铁片顿时和硫酸发生激烈的化学反应，放出许多气泡——氢气。但直到1766年，氢才被英国科学家卡文迪许(Henry Cavendish)确定为化学元素，当时称为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。(一说：1783年)1787年法国化学家拉瓦锡 (Antoine Lavoisier)证明氢是一种单质并给它命名。

[编辑]名称由来

希腊语 hudôr(水) gennen (造成)，意即“产生水”的物质。

中文原称“氢气”为“轻气”，“氢”属尔后新造之形声字。

日语循希腊语原义，称为「水素」，

[编辑]分布

在地球上和地球大气中只存在极稀少的游离状态氢。在地壳里，如果按重量计算，氢只占总重量的1%，而如果按原子百分数计算，则占17%。氢在自然界中分布很广，水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢；泥土中约有1.5%的氢；石油、天然气、动植物体也含氢。在空气中，氢气倒不多，约占总体积的一千万分之五。在整个宇宙中，按原子百分数来说，氢却是最多的元素。据研究，在太阳的大气中，按原子百分数计算，氢占81.75%。在宇宙空间中，氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。

[编辑]制备

工业法有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法、炼厂气提取法。

[编辑]纯化

随着半导体工业、精细化工和光电纤维工业的发展，产生了对高纯氢的需求。例如，半导体生产工艺需要使用99.999%以上的高纯氢。但是目前工业上各种制氢方法所得到的氢气纯度不高，为满足工业上对各种高纯氢的需求，必须对氢气进行进一步的纯化。氢气的纯化方法大致可分为两类（物理法和化学法），六种方法。

氢气的纯化方法：

方法 基本原理 适用原料气 制得的氢气纯度（%） 适用规格

高压催化法 氢与氧发生催化反应而除去氧 含氧的氢气，主要为电解法制得的氢气 99.999 小

金属氢化物分离法 先使氢与金属形成金属氢化物后，加热或减压使其分解 氢含量较低的气体 >99.9999 中小

高压吸附法 吸附剂选择吸附杂质 任何含氢气体 99.999 大

低温分离法 低温下使气体冷凝 任何含氢气体 90~98 大

钯合金薄膜扩散法 钯合金薄膜对氢有选择渗透性，而其他气体不能透过 氢含量较低的气体 >99.9999 中小

聚合物薄膜扩散法 气体通过薄膜的扩散速率不同 炼油厂废气 92~98 小

[编辑]同位素

在众多元素中，只有氢的同素拥有不同名称。

在自然界中存在的同位素有: 氕（piē）（1H）、氘（daō）（2H，D，重氢）、氚（chuān）（3H，T，超重氢）

以人工方法合成的同位素有: 4H、5H、6H、7H。

[编辑]用途

氢是重要工业原料，如生产合成氨和甲醇，也用来提炼石油，氢化有机物质作为收缩气体，用在氧氢焰熔接器和火箭燃料中。在高温下用氢将金属氧化物还原以制取金属较之其他方法，产品的性质更易控制，同时金属的纯度也高。广泛用于钨、钼、钴、铁等金属粉末和锗、硅的生产。

由于氢气很轻，人们利用它来制作氢气球。氢气与氧气化合时，放出大量的热，被利用来进行切割金属。

利用氢的同位素氘和氚的原子核聚变时产生的能量能生产杀伤和破坏性极强的氢d，其威力比原子d大得多。

现在，氢气还作为一种可替代性的未来的清洁能源，用于汽车等的燃料。为此，美国于2002年还提出了“国家氢动力计划”。但是由于技术还不成熟，还没有进行大批的工业化应用。2003年科学家发现，使用氢燃料会使大气层中的氢增加约4～8倍。认为可能会让同温层的上端更冷、云层更多，还会加剧臭氧洞的扩大。但是一些因素也可抵销这种影响，如使用氯氟甲烷的减少、土壤的吸收、以及燃料电池的新技术的开发等。

[编辑]参见

元素周期表

同位素列表

金属氢

反氢

中国科学院：开拓未来能源——氢能

氢经济对环境的潜在影响

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