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氢的制取论文

2022-08-19 08:22:42 收藏本文下载本文

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氢的制取论文

篇1：氢的制取论文

关于氢的制取论文推荐

可再生氢能应用前景 -- 氢的制取

摘要: 本文综述了利用可再生资源制氢的主要技术，包括电解水制氢，太阳能热化学循环制氢和利用生物质转化制氢等，不仅对各项技术的基本原理做了介绍，也对相应的环境，经济和安全问题做了探讨. 对可再生氢能系统在香港的应用前景做了展望.关键词: 可再生能源，氢能，电解水，光伏电池，太阳能热化学循环，生物质中图

分类号: TK91 文献标识码: AProspect of Renewable Hydrogen in Hong Kong-- Hydrogen ProductionNi MengDepartment of Mechanical Engineering， The University of Hong KongPokfulam Road， Hong Kong， P.R.ChinaAbstract: This paper aims to give an overview of the key technologies of renewablehydrogen production， including water electrolysis， solar thermochemical cycles and hydrogenfrom biomass. Not only scientific fundamentals， but also environmental， economic andsafety aspects are addressed. Prospect for renewable hydrogen in Hong Kong is evaluated.Keywords: Renewable energy， hydrogen energy， water electrolysis， photovoltaics， solarthermochemical cycles， biomass

引言

技术和经济的发展以及人口的增长，使得人们对能源的需求越来越大. 目前以石油，煤为代表的化石燃料仍然是能源的主要来源. 一方面，化石燃料的.使用带来了严重的环境污染，大量的CO2， SO2， NOx气体以及其他污染物，导致了温室效应的产生和酸雨的形成.

另一方面，由于化石燃料的不可再生性和有限的储量，日益增长的能源需求带来了严重的能源危机. 据估计，按照目前的消耗量，石油仅仅能维持不到50年，而煤也只能维持2. Kazim 和 Veziroglu 指出，做为主要石油输出国的阿拉伯联合酋长国，将在无法满足石油的需求.

Abdallah 等人()则宣布，埃及的化石燃料资源，在未来的内就会耗尽! 而作为能源需求大国的中国，目前已经有超过31%的石油需要进口，而到，这一数字将会增长到45-55%!基于以上所述环境污染和能源短缺的双重危机，发展清洁的，可再生的新能源的要求越来越迫切. 太阳能，风能，生物质，地热能，潮汐能，具有丰富，清洁，可再生的优点，今年来受到了国际社会的广泛关注. 尤其以太阳能，风能以及生物质能，更被视为未来能源的主力军. 根据简单估算，太阳能的利用率为20%时，利用陆地面积的0.1% 就足以提供满足当前全球的能量需求. 而中国仅仅依靠风力发电，就足以使目前的发电量翻一番.然而，这些可再生资源具有间歇性，地域特性，并且不易储存和运输的特点. 氢，以其清洁无污染，高效，可储存和运输等优点，被视为最理想的能源载体. 目前各国都投入了大量的研究经费用于发展氢。

篇2：氢

氢是一种化学元素，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气。它是无色无味无臭，极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。医学上用氢气来治疗疾病。氢气的爆炸极限：4.0~74.2%（氢气的体积占混合气总体积比）。

目录历史发展含量分布物化属性制取方法历史发展

早在十六世纪，瑞士的一名医生就发现了氢气。他说：“把铁屑投到硫酸里，就会产生气泡，像旋风一样腾空而起。”他还发现这种气体可以燃烧。然而他是一位著名的医生，病人很多，没有时间去做进一步的研究。十七世纪时又有一位医生发现了氢气。那时人们的智慧被一种虚假的理论所蒙弊，认为不管什么气体都不能单独存在，既不能收集，也不能进行测量。这位医生认为氢气与空气没有什么不同，很快就放弃了研究。最先把氢气收集起来并进行认真研究的是在1766年英国的一位化学家卡文迪什。卡文迪什非常喜欢化学实验，有一次实验中，他不小心把一个铁片掉进了盐酸中，他正在为自己的粗心而懊恼时，却发现盐酸溶液中有气泡产生，这个情景一下子吸引了他。他又做了几次实验，把一定量的锌和铁投到充足的盐酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和盐酸的质量是不同的），发现所产生的气体量是固定不变的。这说明这种新的气体的产生与所用酸的种类没有关系，与酸的浓度也没有关系。卡文迪什用排水法收集了新气体，他发现这种气体不能帮助蜡烛的燃烧，也不能帮助动物的呼吸，如果把它和空气混合在一起，一遇火星就会爆炸。卡文迪什经过多次实验终于发现了这种新气体与普通空气混合后发生爆炸的极限。他在论文中写道：如果这种可燃性气体的含量在9.5%以下或65%以上，点火时虽然会燃烧，但不会发出震耳的爆炸声。随后不久他测出了这种气体的比重，接着又发现这种气体燃烧后的产物是水，无疑这种气体就是氢气了。卡文迪什的研究已经比较细致，他只需对外界宣布他发现了一种氢元素并给它起一个名称就行了。但卡文迪什受了虚假的“燃素说”的欺骗，坚持认为水是一种元素，不承认自己无意中发现了一种新元素。后来拉瓦锡听说了这件事，他重复了卡文迪什的实验，认为水不是一种元素而是氢和氧的化合物。在1787年，他正式提出“氢”是一种元素，因为氢燃烧后的产物是水，便用拉丁文把它命名为“水的生成者”。

含量分布

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，如果按质量计算，氢只占总质量的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”――氢在水中的质量分数为11%；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。

物化属性

元素简介

氢是原子序数为1的化学元素，化学符号为H，在元素周期表中位于第一位。其原子质量为1.00794u，是最轻的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大约占据宇宙质量的75%。主星序上恒星的主要成分都是等离子态的氢。而在地球上，自然条件形成的游离态的氢单质相对罕见。氢最常见的同位素是氕（piē），含1个质子，不含中子。在离子化合物中，氢原子可以得一个电子成为氢阴离子(以 H表示）构成氢化物，也可以失去一个电子成为氢阳离子（以 H表示，简称氢离子），但氢离子实际上以更为复杂的形式存在。氢与除稀有气体外的几乎所有元素都可形成化合物，存在于水和几乎所有的有机物中。它在酸碱化学中尤为重要，酸碱反应中常存在氢离子的交换。氢作为最简单的原子，在原子物理中有特别的理论价值。对氢原子的能级、成键等的研究在量子力学的发展中起了关键作用。氢气（H2）最早于16世纪初被人工合成，当时用的方法是将金属置于强酸中。1766～81年，亨利・卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体，在燃烧时产生水，这一性质也决定了拉丁语 “hydrogenium” 这个名字（“生成水的物质”之意）。常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体。氢原子则有极强的还原性。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。

基本属性

物质状态气态元素在太阳中的含量 75% 地壳中含量 1.5% 大气含量 0.0001 % 质子质量 1.673×-27 质子相对质量 1.00794 所属周期 1 所属族数 IA 摩尔质量 1g/mol 氢化物无氧化物 H2O 最高价氧化物 H2O

原子属性

外围电子排布 1s1 核外电子排布 1 电子层 K 原子量 1.00794 原子半径（计算值）25（53）pm 共价半径 37 pm 范德华半径 120 pm

具体性质

颜色常温下为无色气体熔点 14.025 K （-259.125 ℃）沸点 20.268 K （-252.882 ℃）三相点 13.8033 K （-259 ℃）7.042kPa 临界点 32.97 K (-240 ℃) 1.293MPa 摩尔体积 22.4L/mol 汽化热 0.44936 kJ/mol 熔化热 0.05868 kJ/mol 蒸气压 209 帕斯卡（23K）比热容量 14000J/(kg・℃）声在其中传播的速度 1270 m/s（293.15K）电离能（kJ /mol） M - M+ 1312 密度、硬度 0.0899 kg/m?（273K）、NA 热导率 W/（m・K）180.5

同位素

氢是唯一的其同位素有不同的名称的元素。（历史上每种元素的不同同位素都有不同的名称，现已不再使用。）D 和 T 也可以用作氘（deuterium）和氚（tritium）的符号，但 P 已作为磷的符号，故不再作为氕（protium）的符号。按照IUPAC的指引，D 或 2H 和 T 或 3H 都可以使用，但推荐使用 2H 和3 H(同位素相对原子质量不同），生活中通常使用氕。氢在自然界中存在的同位素有：氕（piē）（氢1，H）氘（dāo）（氢2，重氢，D）氚（chuān）（氢3，超重氢，T）以人工方法合成的同位素有：氢4、氢5、氢6、氢7 氕（氢-1）氕的原子核只有一个质子，丰度达99.98% ，是构造第二简单的的原子。氘（氢-2）氘为氢的一种稳定形态同位素，也被称为重氢，元素符号一般为2H或D。它的原子核由一颗质子和一颗中子组成。在大自然的含量约为一般氢的7000分之一。氢（H）的同位素,其相对原子质量为普通轻氢的二倍,少量的存在于天然水中,用于核反应,并在化学和生物学的研究工作中作示踪原子（deuterium）――亦称“重氢”,元素符号D。氚（氢-3）氚，亦称超重氢，是氢的同位素之一，元素符号为T或3H。它的原子核由一颗质子和两颗中子所组成，并带有放射性，会发生β衰变，其半衰期为12.43年。自然界中存在极微，从核反应制得。主要用于热核反应。氢-4 氢-4是氢的同位素之一，它包含了质子和三个中子。在实验室里，是用氘的原子核来轰炸氚的原子核，来合成一个氢4的原子核。在这过程中，氚的原子核会从氘的原子核上吸收一个中子。氢4的质量为4.0279121U，半衰期为9.93696×10-22秒。氢-4.1 氢-4.1结构上类似氦，它包含了2个质子和2个中子，但因其中一个电子是渺子，但由于渺子的轨道特殊，轨道非常接近原子核，而最内侧的电子轨道与渺子的轨道相较之下在很外侧，因此，该渺子可视为原子核的一部份，所以整个原子可视为：原子核由1个渺子、2个质子和2个中子组成、外侧只有一个电子，因此可以视为一种氢的同位素，也是一种奇异原子。一个渺子重约0.1U，故名氢- 4.1（4.1H）。氢-4.1原子可以与其他元素反应，和行为更像一个氢原子不是像惰性的氦原子。氢-5 氢-5是氢的同位素之一，它的原子核包含了四个中子和一个质子，在实验室里用一个氚的原子核来轰炸氚，这让氚吸收两个氚原子核的质子而形成了氢5。氢5的半衰期非常短，只有8.01930×10-22秒。氢-6 氢-6是不稳定的氢同位素之一，它包含了一个质子和五个中子，半衰期为3×10-22秒。氢-7 氢-7是不稳定的氢同位素之一，它包含了一个质子和六个中子，

图表

符号质子数中子数原子质量单位(u)半衰期原子核自旋丰度丰度的变化率1H 1 0 1.007,825,032,07(10) 稳定 [>2.8×1023 年] 1/2+ 0.999885(70) 0.999816～0.999974 2H 1 1 2.0141017778(4) 稳定 1+ 0.000115(70) 0.000026～0.000184 3H 1 2 3.0160492777(25) 12.32(2) 年 1/2+ 4H 1 3 4.02781(11) 1.39(10)×10-22 s [4.6(9) MeV] 2- 5H 1 4 5.03531(11) >9.1×10-22 s (1/2+) 6H 1 5 6.04494(28) 2.90(70)×10-22 s [1.6(4) MeV] 2-# 7H 1 6 7.05275(108)# 2.3(6)×10-23# s [20(5)# MeV] 1/2+# 备注：画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。

氢气生物学效应

早在1975年就有人开展了氢气治疗肿瘤的研究，后来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。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。

制取方法

工业制法

水煤气法：C（s）+ H?O（g）= CO（g）+ H?（g）【高温】 CO（g）+H?O（g）=催化剂=CO?（g）+H?（g）除此之外，还有电解法、烃裂解法、烃蒸气转化法等。实验室制法锌与稀硫酸反应（中学课本标准实验室制法） Zn+H?SO?=ZnSO?+H?↑ 若用盐酸，制得的氢气中可能会混有氯化氢气体（HCl），因为稀盐酸也有一定的挥发性。金属若用铁或镁，反应速率会影响实验观察效果。其他制法2Al + 3H?SO?=Al?(SO?)?+ H?↑Fe+2HCl=FeCl?+H?↑Fe+H?SO?=FeSO?+H?↑ Mg+2HCl=MgCl?+H?↑Mg+H?SO?=MgSO?+H?↑ Zn+2HCl=ZnCl?+H?↑ Zn+H?SO? = ZnSO?+H?↑ 2Al+6HCl=2AlCl?+3H?↑ 2Al+2NaOH+2H?O=2NaAlO?+3H?↑（注：NaAlO?为简化形式，实际存在的是四羟基合铝酸钠Na[Al(OH)?]） 2H?O=通直流电=2H?↑+O?↑ 6CH?COOH+2Al=2Al(CH?COO)?+3H?↑ 铝与乙酸反应生成氢气 Fe+2HCl==FeCl2+H2↑

元素纯化

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），氢气提纯方法主要有低温吸附法，低温液化法，金属氢化物氢净化法；此外还有钯膜扩散法，中空纤维膜扩散法和变压吸附法等六种方法。方法基本原理适用原料气制得氢气浓度（%）适用规格高压催化法氢与氧发生反应而去除氧含氧的氢气，主要是电解法制得的氢气 99.999 小金属氢化物分离法先使氢与金属形成金属氢化物之后，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，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透过薄膜的扩散速率不同炼油厂废气 92～98 小

篇3：生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气

摘要：利用生物质氢可以实现CO2归零的排放，从根本上解决化石能源消耗带来的温室效应问题，已引起了世界各国研究者的普遍兴趣。介绍了生物质催化气化制取富氢燃料气的研究概况，给出了生物质催化气化制氢的典型流程，讨论了在气化过程中发生的主要化学反应以及影响燃料气组成和焦油含量的一些主要影响因素，如气化介质的不同及催化剂的应用等。

关键词：生物质，催化气化，制氢

0 引言

近年来，关于生物质废弃物的热化学处理已引起了越来越广泛的注意。氢气是生物质热化学处理中得到的高品位的洁净能源。由于氢在燃料电池及作为运输燃料在内燃机中的广泛应用，从生物质气化中制取氢气已引起了很多国家的研究兴趣。在生物质气化制氢过程中，低温下焦油的生成是影响燃气质量和氢含量的一个重要因素，因此高温、水蒸气气化以及加催化剂等气化工艺是改善燃气质量的有效措施。生物质气化技术在国内外已得到了相当广泛的研究，而对生物质气化过程中使用催化剂的研究还比较少。在生物质气化过程中使用催化剂，可以有效改善气体品质，促进焦油裂解[1-4]，本文就目前生物质催化气化在国内外的研究情况作一些讨论。

篇4：生物质废弃物催化气化制取富氢燃料气

从总体上来说，生物质催化气化制氢的研究在国内外还处于实验室研究阶段，我国在这方面的研究比较薄弱，国外的研究主要集中在美国、西班牙、意大利等国家。[1-5]

意大利L'Aquila大学的Rapagna等利用二级反应器(一级为流化床气化反应器，一级为固定床催化变换反应器)进行了杏仁壳的镍基催化剂催化气化实验，其制得的产品气中氢气体积含量可高达60%。美国夏威夷大学和天然气能源研究所合作建立的一套流化床气化制氢装置在水蒸气/生物质的摩尔比为1。7的情况下，可产生128g氢气/kg生物质(去湿、除灰)，达到了该生物质最大理论产氢量的78%。

2 生物质催化气化典型流程

生物质催化气化系统主要包括两大部分(见第34页图1)，一是生物质气化部分，在流化床气化炉(或其它形式的气化炉)内进行;一是气化气催化交换部分，在装有催化剂的固定床内进行。生物质废弃物由螺旋进料器进入预热过的`流化床，在流化床内发生热解反应产生热解气和焦炭等，热解产物再与从底部进来的空气或水蒸气等发生化学反应产生气化气，气化气从流化床上部进入旋风分离器，将炭粒分离，然后进入焦油裂解床(通常为白云石)，进行焦油的初步催化裂解，经焦油裂解后的气化气再进入通常装有镍基催化的固定床内进行进一步的催化裂解及变换反应。

3 生物质气化过程中发生的主要化学反应

生物质在气化过程中发生热解反应、燃烧反应及气化反应，见第33页表1。在热解反应中，生物质被裂解为焦炭、焦油和燃气，部分焦油在高温条件下继续裂解为燃气。在燃烧反应中主要发生碳氢化合物和CO的氧化反应。在气化反应中主要发生碳氢化合物和CO的水蒸气气化反应，显而易见，这是增加燃气中氢气含量的一个重要途径。

可以看到，在生物质气化过程中发生的化学反应复杂，研究其中每个化学反应的发生程度及其相互影响关系，进而设计催化剂，促进目的产物的产生是比较困难的，目前国内外大多是采用商业蒸汽重整催化剂及天然矿石等。

4 影响燃料气组成和焦油含量的主要因素

4.1 气化介质生物质

气化介质一般为空气(氧气)、水蒸气或氧气和水蒸气的混合气。气化介质的选择可以影响燃料气的组成和焦油处理的难易。Corella等认为在其它条件相同且采用白云石作催化剂时，以水蒸气或水蒸气和纯氧的混合物作为气化介质与以空气作为气化介质相比，前者在气化过程中产生的焦油更容易裂解。

焦油的成分非常复杂，可以分析出的成分有100多种，还有很多成分难以确定;主要成分不少于20种，大部分是苯的衍生物及多环芳烃;其中含量大于5%的大约有7种，它们是:苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚，其它成分的含量一般都小于5%，而且在高温下很多成分会分解。对大部分焦油成分来说，水蒸气在其裂解过程中起到关键的作用，因为它能和某些焦油成分发生反应，生成CO和H2等气体，既减少炭黑的产生，又提高可燃气的产量。例如，萘在催化裂解时，发生下述反应:

由此可知，水蒸气非常有利于焦油裂解和可燃气体的产生。气化介质为空气时，产生低热值燃气，热值为4MJ/Nm3～7MJ/Nm3，氢气含量为8%～14%(体积)，气化介质为水蒸气时产生中热值燃气，热值为10MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氢气含量为30%～60%(体积)。

4.2 催化剂应用及催化转化反应机理研究

将催化剂用于生物质热解气化主要有三个作用:一是可以降低热解气化反应温度，减少能耗;二是可以减少气化介质，如水蒸气的投入;三是可以进行定向催化裂解，促进反应达到平衡，得到更多的目的产物。在催化剂应用过程中，考虑到催化剂的机械强度及使用寿命等问题，一般将生物质气化和催化交换设在不同的反应器，见图1。但另设一固定床催化反应器，既增加了系统阻力，又增加了投资成本;如将生物质气化和催化交换设在同一反应器，就对催化剂的活性、耐温性能、机械强度及使用寿命等提出了比较高的要求。同时由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要很低才有实际意义，因此人们除利用石油工业的催化剂外，主要使用一些天然产物。

目前用于生物质催化气化的催化剂有白云石、镍基催化剂、高碳烃或低碳烃水蒸气重整催化剂、方解石和菱镁矿等。这几种催化剂的成分组成见第35页表2。

Corella等认为白云石可以消除气化气中90%～95%的焦油，即在气化炉出口焦油含量为2g/m3～20g/m3，经过白云石床层后焦油含量降低为0。5g/m3～1。0g/m3。

Delgado等通过实验对白云石、方解石、菱镁矿的催化活性进行了比较，从实验结果分析，在裂解焦油方面，这三种矿石的活性顺序为:白云石(CaO-MgO)>方解石(MgO)>菱镁矿(CaO)。Delgado等认为这是由于在白云石中，两种氧化物的混合改变了Ca和Mg原子的排列顺序所致。关于焦油的催化裂解机理，Corella等认为在水蒸气重整生物质气化气消除焦油的反应过程中，同时可以发生CO2干重整反应，即CO2会与焦油及部分低碳烃发生反应，促进焦油的分解。

4.3 气化炉

用于生物质气化的反应器主要有上吸式气化炉、下吸式气化炉及循环流化床(CFBG)等，见图2～图4。上吸式气化炉结构简单，操作可行性强，但湿物料从顶部下降时，物料中的部分水分被上升的热气流带走，使产品气中H2的含量减少。下吸式气化炉在提高产品气的H2含量方面具有其优越性，但其结构复杂，可操作性差;CFBG具有细颗粒物料、高流化速度以及炭的不断循环等优点，因而相对于其它气化炉来说，无论是在产品气的氢气含量方面还是操作性方面，都是一种较理想的气化制氢形式。

4.4 气化工艺生物质催化气化工艺选择主要有:

工艺(2)系统简单，但对催化剂抗耐磨性要求较高，且反应气与催化剂接触不充分，催化剂利用效率低;工艺(1)和工艺(3)将生物质气化气催化裂解部分使用独立反应器，改善了催化剂的使用环境，但需外加热源，以达到催化反应所需温度，运行成本较高。另外不管裂解炉采用固定床还是流化床，气化气体中灰分或炭粒都有可能引起裂解炉进口堵塞。所以裂解炉和气化炉之间需增加气-固分离装置，但不能使气体温度下降太多，这就使系统更加复杂。

5 结论

(1)生物质定向催化气化制氢的研究在国内外还处于实验室研究阶段，在我国的研究尤其薄弱。

(2)对生物质催化气化及焦油裂解的机理的研究还远远不够。

(3)用于生物质催化气化的催化剂主要是白云石和镍基催化剂，白云石价格低廉，但催化效果不如镍基催化剂。

(4)焦油的催化裂解是提高生物质催化气化产氢量的一个重要途径，也是这个课题今后的一个重要发展方向。

篇5：怎么制取氧气

实验室制氧气方程式

1.2H2O2=MnO2=2H2O+O2↑

2.2KMnO4=△=K2MnO4+ MnO2+ O2↑（注：因为反应生成MnO2，所以不用另加MnO2作催化剂）

3.2KClO3=△=2KCl+3O2↑

氧气的物化性质

物理性质

无色无味气体，熔点-218.8℃，沸点-183.1℃，相对密度1.14（-183℃，水=1），相对蒸气密度1.43（空气=1），饱和蒸气压506.62kPa（-164℃），临界温度-118.95℃，临界压力5.08MPa，辛醇/水分配系数：0.65。大气中体积分数：20.95%（约21%）。

同素异形体：臭氧（O3），四聚氧（O4），红氧（O8）。

化学性质

氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的`金属元素如金、铂、银之外，大部分的元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。氧气具有助燃性，氧化性。

篇6：制取氧气

[教学目标 ]：

1.了解实验室制取氧气的主要方法和原理，初步学会通过化学实验制取新物质的方法。

2.认识催化剂、催化作用及分解反应。

3.练习连接仪器的基本操作，动手制取氧气并试验氧气的性质。

[教学重点]：氧气的制法及实验操作。

[教学难点 ]：催化剂的概念

[教学时数]：2课时

第一课时

复习提问：现有一瓶无色气体，怎样证明这瓶气体是不是氧气？

氧气有哪些性质和用途？

引入课题：氧气这么重要，如何制取氧气呢？

探讨：你知道怎样制取氧气？试想一想要得到大量氧气，可以以什么为原料？

阅读：P38－39，大量制取氧气要考虑哪些因素？有哪些方法？这些方法在过程中是发生了什么变化？这些方法能否用于实验室中制取氧气？为什么？

实验室采用什么方法制取氧气较好呢？

设问：如何挑选原材料？

实验探究：过氧化氢在什么条件会产生氧气？学生填写表格并汇报：

实验

现象

原因

讨论：如何使上述实验2检验出氧气？

通过上述三个实验你认为哪个方法比较适合用于实验室制氧气？为什么？

设疑：二氧化锰在反应中起什么作用？

阅读：P35催化剂、催化作用

提问：怎样将上述实验中发生的化学反应表达出来？试写出文字表达式。

讲解：高锰酸钾也可通过化学反应制得氧气？

演示：加热高锰酸钾并用带火星的木条检验？

板书：写出反应的文字表达式

讨论：这三个化学反应是否是化合反应呢？为什么？它们有没有相似的地方？

小结：分解反应类型

提问：它们与化合反应有什么区别？

反应类型

反应物

生成物

化合反应

分解反应

课堂小结：学习完本节课后你有什么收获？

巩固练习：P40 1 、 2

第二课时

复习提问：实验室制取氧气一般用的是什么药品？其反应原理的文字表达式怎样书写？

设问：如果以高锰酸钾为原料制取氧气，你会用到什么仪器？这些仪器如何组装成装置？

活动与探究：1.学生观察图2－17制取氧气的装置图，回答下列问题：

⑴. 图中使用了哪些仪器？与你的设计相同吗？

⑵. 哪部分是发生装置？哪部分是收集装置？

⑶. 在安装装置时应注意哪些问题？为什么？

2.如何实现制取氧气呢？（制取氧气的操作步骤）

⑴. 制取气体的`装置如果漏气，会不会影响实验？如何解决？

⑵. 加热固体药品，应注意哪些方面？

⑶. 结束制取氧气实验时，应怎样操作？

⑷. 小结加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤。

3.氧气的性质实验

⑴. 木炭在氧气中燃烧

① 如何使木炭燃烧起来？

② 怎样操作才能充分利用集气瓶中的氧气？

③ 如何检验生成物？

⑵.铁丝在氧气中燃烧

① 如何点燃铁丝？

② 怎样把握铁丝伸入集气瓶的电动机及速率？

③ 为什么集气瓶中行要预留一些水？

分组合作完成实验：

课堂小结：学生反思实验的得失？

作业：完成探究报告。

课后反思：

篇7：氢是什么颜色

氢气是无色无味的气体，氢属于化学元素，符号为H，原子的序是1，在元素的周期表里面是属于最轻的.，在宇宙中含量最多。常温下氢气比较易燃烧，并且无色，有透明度，在生活中经常会遇到亲戚，并且在医学上也会用来治病。

氢的分布

在人类赖以生存的地球上以及大气中都有非常少量的氢，数量极少，并且处于游离的状态。在地壳里面通过质量的计算，氢仅仅占据1%，按原子的百分数进行计算，能够达到17%。氢的分布十分很广，如果用肉眼来比较，可以说是随处可见。

水是氢的储存库，因为氢在水里面的质量为11%。在泥土里比较少，可达到1.5%。在蕴藏的石油中、天然气中、以及动植物体中也有少量的氢。看着数据并不是很多，但氢却是宇宙中含量第一的元素，数目是其他元素的百倍。

氢的医疗用途

氢被广泛应用到生产生活中，在1975年就开展了利用氢气扼制肿瘤。在用氢气在高压氧舱治疗肝内的寄生虫，经过检验，氢气具有一定的安全性。现在已经被潜水单位纳入重点研究，表明氢气对人体没有任何的伤害，但是要合理利用。

专业研究人员孙学军制备了氢注射液，并且国内40多家共同合作的实验室，发现此类注射剂能够治疗关节炎，胰腺炎、老年痴呆、氧中毒等等脑病，效果比较明显，同时没有任何的毒副作用，至今为止已经在医学界广泛应用。

另外，氢对于肝病有一定的好处，能够辅助治疗肝硬化等。同时对于脊髓创伤、腹膜炎、心肌缺血所引起的损伤、肾缺血和小肠缺血有很好的治疗作用。从而进一步证明了氢是非常好的自由基，尤其对于毒性是最好的清除剂，有非常长久的医用前景。

篇8：制取氧气化学教案

制取氧气化学教案

目标要求：

1、知识与技能：了解实验室制氧气的反应原理、实验装置、实验操作。

2、过程与方法：通过探究氧气的制法，认识催化剂和催化作用，掌握探究过程。

3、情感态度与价值观：通过对催化剂的探究和阅读有关材料，培养勇于创新的科学精

重点：氧气的制法及实验操作。

难点：催化剂的概念及催化作用。

实验准备：

1、药品：5%的`过氧化氢溶液，二氧化锰、高锰酸钾

2、仪器：大试管，酒精灯、木条、火柴，集气瓶、水槽。

教学方法：

实验探究

课时安排：三课时

教学过程：

第一课时；

1、旧识回顾：

根据氧气的性质说明氧气有什么性质？如何检验一瓶无色气体是氧气？

2、情景导入：

出示氧气在日常生活中应用的图片，指出在日常生活中经常需要纯净的氧气，那如何制得纯净的氧气呢？

3、探究新课

[实验2—5]：过氧化氢制氧气

目的：通过实验探究实验室制氧气的方法和原理。

现象：

结论：

过氧化氢氧气＋水

讨论：1、用过的二氧化锰能否再用？

[实验2—6]：在用过的二氧化锰中再次加入过氧化氢溶液，观察能否再次使带火星的木条复燃。

结论：1、这种在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质叫做催化剂（又叫触媒）（一变二不变）

2、催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。

3、硫酸铜溶液对过氧化氢的分解出具有催化作用。

探究：用高锰酸钾制取氧气。

现象：高锰酸钾是暗紫色的固体，加热后能产生使带火星的木条复燃的气体——氧气。同时生成锰酸钾和二氧化锰。

加热

结论：

高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气

讨论：用加热过氧化氢与加热高锰酸钾的方法来制取氧气的反应与化合反有什么不同？

明确：由一种反应物生成两种以上其他物质的反应叫分解反应，一变多

A C＋B

第二课时：实验室制氧气

1、旧识回顾：

实验室用什么药品制氧气？

2、探究新课：

思考：实验室采用什么装置来制取氧气？

出示：图2-17和图2-18

讨论：

1、在图2-17和图2-18中，使用了哪些仪器？

2、哪部分是气体发生装置，哪部分是气体收集装置？

3、如何检查发生装置的气密性？

4、为什么可以用排水法收集氧气？

学生陈述：略

教师演示：实验室制氧气的过程

强调注意事项：

1、首先要检查装置的气密性，气密性良好，方可进行实验。

2、用高锰酸钾制氧气时，试管口要放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。

3、试管口要略向下倾斜，防止冷凝水倒流，使试管破裂。

4、先对试管进行预热，然后对准有药品的部分集中加热。

5、导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集（思考：为什么？），等有大量、均匀、连续的气泡产生时再进行收集。

6、实验结束时，先把导管移出水面，然后再熄灭酒精灯。

（思考：如果先熄灭酒精灯会造成什么后果？）

课堂练习：课后习题

总结：略

作业：

课后反思：

篇9：指导学生学习气体制取和收集的论文

关于指导学生学习气体制取和收集的论文

【摘要】通过启发、引导、归纳、实践，培养学生的综合实验能力。

【关键词】基础；训练；实践

联合国教科文组织编写的《学会生存》一书中指出：“有效的学习乃是依靠学习者和知识源泉间的关系性。”刘道玉教授认为这里所说的关系性，即认识论上的主体与客体的关系，也就是指有效的科学学习方法。运用科学的学习方法可以省时、高效，而科学方法的形成，离不开正确的引导和不断的实践。下面笔者谈谈自己如何指导九年级学生学习气体的制取和收集。

1强化基础知识

知识是能力的载体，没有知识便没有能力，只有掌握准确的知识点，明确每一个知识点的内涵和外延，才能以不变的知识点，应付多变的题型和能力考查。我们在讲氧气的实验室制法时，着重向学生阐明两点：

①凡是对固体物质进行加热制取气体时，均可采取加热高锰酸钾制取氧气的这套反应装置；

②集气的方法和操作，应根据气体的溶解度、对空气的相对密度、常温能否与水或空气中任一成分反应等因素而定。因为我们在讲氧气时进行了上述分析，所以在讲等氢气、二氧化碳的实验室制法时，就可以从启发学生通过对反应物和生成物的性质、反应条件等因素的分析，提出实验所需要的仪器、装置，来完成制取上述物质的实验。一般说来，每一类实验的原理、装置、操作等方面总有规律可循。因此我讲每一类实验中的第一个实验时，首先向学生分析这类实验的设计原理和内容要求。而后再指导学生亲自动手完成实验，在此基础上师生通过分析、对比，共同总结出这类实验的规律，以期达到触类旁通、举一反三的目的。

2注意思维训练

思维能力是人才结构中极为重要的组成部分。要学会学习、学会思考、学会生存，就要重视科学思维方法的训练。学生思维能力的形成关键在于平时学习过程中充分发挥自我的主动性，充分调动自己大脑的思维活动。(化学教学论文 )在这一过程中，教师的指导起着必不可少的作用。

苏霍姆林斯基说过：“知识不应该变成不能活动的货物，积累知识不能视为就是为了储备，而要进入周转，加以运用，才能巩固，才有效能。”在实验室里，为了达到安全而又迅速地制取某种物质，有些反应需使反应速度加快，有些要控制生成物的量，有些则反之。

为此，在实验中，要采用适应这些要求的装置。如我们在讲完实验室里制取二氧化碳的药品、原理后，着重向学生讲明选用分液漏斗、长颈漏斗的理由，抓住他们的内在联系，区别异同，进行归纳对比，这样分析、讲解，使学生在进行实验设计时就能正确地选好仪器，收到事半功倍的效果。在教学中还要通过观察学生的表情、举动以及接受效果，针对学生感到有困难的地方，教材的关键点、知识联系的转折点以及易混淆的地方，结合中考题给学生以点拨、启发和疏通。为此教师还应具有对教材探索、创造和对知识进行筛选归纳、补充的能力。

又如在总复习时，我们把氢气、氧气、二氧化碳三种气体进行综合归纳对比，让学生亲自动手，把常见仪器的使用、基本操作和气体收集，集中于气体的制备之中。通过此实验使学生对上述三种气体的性质、用途、制取装置、原理、收集检验等知识进一步加深理解和掌握。

3联系实际，强化知识运用

改革实验内容和方法，使实验简单化、微型化和生活化。挖掘实验的能力培养价值，多设计一些家庭小实验给学生动手去做。实践证明，对一些较简单的`实验，经常在老师指导下，让学生动手去做，除了增加他们的操作机会以外，还可以起到两个作用：

①使学生对一些被认为是无所谓或被忽视的常规操作（如试剂的取用，取量的多少，试管夹持，一般加热等等），及时发现错误，及时纠正，给学生以深刻的印象。

②在实验过程中，向学生恰当地提出问题，让学生在解决问题的过程中，使所学的知识更加系统化和深化，而且也能提高学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力及实验操作技能。只有把学习的知识运用于实践中，才能学以致用，才能提高分析问题、解决问题的实践能力。联系实际、引导学生学习和逐步掌握知识对他们生活和今后参加工作是很有意义的。

总之，从基础入手，从实际出发，注重知识运用，注意学科间知识的相互渗透，对指导学生的学习是十分重要的。

篇10：制取氧气教学反思

本节课内容简单有趣，大胆的改变了教学方法，让学生动手制备氧气，通过实验操作，学生知道了该如何制取氧气以及制取氧气的操作步骤和注意事项，懂得了化学是一门以实验为基础的学科，任何一个科学结论的获得，都是在实验的基础上得出来的。

学生有了亲自体验，课堂兴趣很浓，动手的积极性提高了。但是，这是学生第一次进行气体实验室制取的探讨，对一些方法和步骤还比较陌生，有时还不知所措。教学中要不断进行指导和提示。同时，随时要紧扣本节教学目标，落实基本概念的理解和化学反应的文字表达式的书写。因此在本节课中，本人因为比较注重学生动手做、动口讲、动笔记、动脑想，所以很好的调动了学生的积极性、主动性，激发了很多中下等生对学习化学的兴趣，而且课前的准备要充分，特别是课件的制作应该符合科学性。

在以后的教学过程中一定要善于发现机会、寻找机会、制造机会，与学生一起进行探究活动，在活动中让学生的怀疑勇气、思维能力、创新能力得到磨练、升华，使学生的终生学习能力得以提高。不足之处是没能将每个学生出现的错误及时纠正，因为怕耽误时间讲课，没利用好优秀学生的帮助作用。

篇11：制取氧气教学反思

一、制取氧气教学策略与反思的概述

现阶段，在化学教学过程中，有很多教师依然使用传统的教学方式，重视对理论知识的讲解，这也就导致在课堂教学过程中，很多知识点学生难以理解，只好通过题海战术的方式来进行教学与学习，这样会让学生产生厌学的心理，效果相对较差，最后的成绩与教师、学生的付出并不成正比。想要对这一状况进行改善，就要求教师对教学方式进行优化，对教学中的重点与难点知识进行有针对性的教学，帮助学生突破学习上的障碍，树立自信心。

二、制取氧气教学策略

教师应该对学生的特点以及教材的内容进行分析，从而对教材的内容以及其中的难点与重点进行掌握，以此为基础制定相应的教学方案。对初中科学科教版教材进行分析，例如，在对第二单元进行学习的过程中，主要有两个部分，首先就是氧气的制作方法、催化剂的应用以及分解反应；其次就是对氧气制取装置进行选择以及对高锰酸钾的使用，以下对其进行简单的分析：

应该明确学生对知识的掌握情况，学生在小学对高锰酸钾制氧进行了简单的学习，所以在这一过程中应该对过氧化氢制氧加以重视，这就是学习中的重点以及难点；在课题二中也简单地对氧气化学性质进行描述，由O2与C、S等元素的学习可以明确化合反应的概念，但只是简单地描述，所以学生对化合反应的理解存在一定的误区，没有进行详细的理解；如果对化合反应理解不透彻的话，那么与它相“对立”的有关制取氧气的分解反应的概念也就不好理解了。而催化剂的概念，很多学生都是刚刚接触，在理解上存在难点属于正常，这就要求在教学过程中，教师对其加以重视，采取相应的教学策略来帮助学生理解。

教师可以通过情景教学的方式对问题进行设计，以此来加强学生的学习效果。在中学阶段进行化学学习，很多知识都是基础层面的，但由于学生没有接触过，所以学习的过程中存在一定的难度与问题，这就要求教师根据教材的内容由易到难地设计问题，从而引发学生的思考，引导学生正确学习。学生可以主动出击，解决问题，通过不同方式对答案进行收集，例如，网络、书籍、实验等，以此来激发学生的学习兴趣，在不断的实践中掌握知识、理解知识。例如，在对这一阶段的知识进行学习的过程中，可以设置相应的情景，如鱼池出现缺氧的状况，造成大量的鱼死亡，通过多媒体的方式来进行表述，并引出氧来乐（用于池塘增氧）的信息以及以下问题：怎样对这一问题进行有效解决？氧来乐的主要成分有什么？其产生氧气的原理？之后通过实验的方式，来对其进行研究。

在实际教学的过程中，教师应该对实验探究进行正确的运用，以此来对学生正确的引导，帮助学生学习。首先让学生猜测，之后通过实验以及观察来验证猜想，这也是对传统教学方式的优化，从根本上推动了学生的全面发展与进步。例如，在对二氧化锰的作用进行教学与研究的过程中，应该让学生对实验的效果进行猜想，之后设计相应的实验方案，让学生对实验的步骤进行分析，发现问题，并通过对实验现象的观察来对催化剂的原理进行认识与突破。

三、教学实践与反思

对教学实践进行总结与反思是解决化学学习中难点问题与重点知识的关键，它可以让学生对知识进行深刻的理解，提高掌握的效果，对教学活动的开展有着至关重要的影响。这就要求教师在实际教学过程中，对学生的学习方法以及对知识运用的效果进行引导，通过对课堂教学的设计与组织，让学生参与到教学过程中，并在这一过程中感悟知识，掌握学习方法，以此对教材中的难点、重点知识进行有效的解决。此外，通过科学的反思也可以帮助学生构建完善的化学知识体系，从根本上提高学生的化学素养，让学生在学习过程中形成独特的思维方式，这也是社会发展对人才的要求。

随着教改的不断深入，化学教学方式也在逐渐地发生改变。本文主要以制取氧气为例，说明教学策略与反思的重要性，并对教学环节进行优化，让学生在教学活动中不仅掌握知识，也掌握学习方式，有效地提高了学生解决问题的能力。

参考文献：

王祖浩。化学课程标准解读.湖北教育出版社，20xx-09.

余丽蓉。“制取氧气”的教学策略与反思.化学教学，20xx（03）。

新课程高中化学教学论文浅议化学教学中问题设计策略化学教学中如何提高学生记忆力

篇12：制取氧气教学反思

1、本节课在教学中带着学生做实验，依据探究模式帮助他们理清思路，虽然不是完全意义上的探究，但是将探究理念渗透到教学中。变部分演示实验为学生探究实验，学生兴趣很大，积极主动参与，使学生在体验探究获取知识的过程中基本达成学习目标。

2、学生刚接触化学，实验的探究意识还未建立，实验操作能力、观察记录现象、发现提出问题等能力都不具备，分组独立探究条件还不具备，但为了调动学生积极主动参与知识生成过程，我在实验探究过程中采取教师示范、学生模仿，侧重训练学生观察描述实验现象的能力，使学生感知化学实验研究物质及其变化的科学方法，初步体验探究过程，为今后的探究学习打下基础。

3、因为是第一课时，学生动手实践不多，在第二课时补充。