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氣體燃料——氫氣

　　評論：　更新日期：2013年04月11日

二、氫氣的物化特性

氫氣的分子組成為H₂，表2-1列出了氫氣的主要物化特性。

表2-1 H₂的主要物化特性

特性參數(shù)		數(shù)值	特性參數(shù)	數(shù)值
質(zhì)量熱值	/(MJ·kg^-1)	高? 141.8	最大火焰速度時當(dāng)量比	1.7
質(zhì)量熱值	/(MJ·kg^-1)	低? 120.1	理論燃空比/(kg·kg^-1)	0.02915
摩爾熱值	/(MJ·kmol^-1)	高? 285.8	理論空燃比/(kg·kg^-1)	34.38
摩爾熱值	/(MJ·kmol^-1)	低? 242.1	空氣中燃燒界限/%	4.1～75
標(biāo)態(tài)體積熱值	/(MJ·m^-3)	高? 12.74	極限過量空氣系數(shù)	O.15～7.O
標(biāo)態(tài)體積熱值	/(MJ·m^-3)	低? 10.80	著火溫度/℃	571
與空氣理論混合氣熱值/(MJ·m^-3)		3.186	與空氣燃燒理論體積百分比[F/(A+F)]%	29.5
理論混合氣點火能量/J		3.18×10^-5	與空氣燃燒理論體積百分比[F/(A+F)]%	29.5
最小點火能量/J		1.34×10^-5	氣態(tài)密度/(kg·m^-3)	0.08987
空氣中最大火焰速度/(cm·s^-1)		291	氣態(tài)粘度/(MPa·S)	0.0202
最大火焰速度時溫度/K		2380	氣化熱/(kJ·kmol^-1)	90.4

三、氫氣的燃料特點

??? 氫氣可以單獨作為內(nèi)燃機的燃料，也可以與汽油作為混合燃料。氫氣在后一情況下不僅自身參與燃燒而成為火花點火式發(fā)動機的一部分(一般摻燒量不大)，而且可改善汽油的燃燒。氫氣作為內(nèi)燃機燃料有下列特點：

??? (1) 盡管質(zhì)量低熱值高(表2-1)，是汽油低熱值的2.73倍。，但由于氫的相對分子質(zhì)量小(1.016)，質(zhì)量輕，以致其標(biāo)態(tài)體積熱值只有10.80MJ/m³，與弛放氣的體積熱值相近(10.95MJ/m³)。氫氣與空氣的理論混合氣標(biāo)態(tài)熱值也只有3.186MJ/m³，與沼氣相近(3.230MJ/m³)，比汽油低約15%。

??? (2) 著火界限很寬?在空氣中燃燒的著火界限為4.1%～75%，比汽油和柴油的著火界限大很多。這就是說可以稀薄燃燒。這對于降低發(fā)動機的部分負(fù)荷時的能耗率有重要意義。

? ??(3) 有很高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?其火焰?zhèn)鞑ニ俣雀哌_(dá)2.91m/s，是汽油的7.72倍，比乙炔還高87%。這就說明氫氣在汽油機中燃燒時抗爆性比汽油好。表2-2列出了一些燃料最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊谋容^。

??? (4) 點火能量較低?最小可以低到0.013～0.020MJ，比汽油低得多。所以，汽油摻氫燃燒后，其所需點火能量可以降低。

? ??(5) 氫氣是一種清潔燃料?其燃燒產(chǎn)物是水，沒有碳和碳煙。

表2-2 一些燃料最大火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊谋容^??? (單位：cm/s)

氫	汽油	航空煤油	乙炔	苯	甲苯	一氧化碳	甲醇	二乙醚
291.2	37.7	36.9	155.3	44.6	38.6	42.9	52.3	43.7
甲烷	乙烷	丙烷	正丁烷	正戊烷	正已烷	正庚烷	環(huán)戊烷	環(huán)乙烷
37.3	44.2	42.9	41.6	42.5	42.5	42.5	41.2	42.5