●燃燒需要化學(xué)反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行

氫氣是可燃性氣體，在空氣燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量。

氫氣燃燒實(shí)際上是氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生水的化學(xué)過程，氫氣和氧氣分子反應(yīng)需要的條件并不高，只需574度就可以點(diǎn)燃。滿足這種溫度最容易的就是靜電火花，當(dāng)然有明火就更沒有問題了。氫氣和氧氣即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不一定會(huì)發(fā)生燃燒，燃燒需要化學(xué)反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，簡(jiǎn)單說就是氫氣氧氣反應(yīng)產(chǎn)生熱量可引起更多氫氣氧氣反應(yīng)，周圍其他氫氣氧氣分子發(fā)生反應(yīng)再繼續(xù)引起更大范圍的反應(yīng)。能維持這種反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的重要前提是氫氣和氧氣的濃度都不能太小。

●燃燒或者爆炸，氫氧的比例很關(guān)鍵

兩種物質(zhì)合理比例是發(fā)生燃燒的重要基礎(chǔ)。從宏觀上說，氫氣不能低于4%，氧氣濃度不低于5%，氫氣和氧氣的才能發(fā)生燃燒反應(yīng)。

燃燒發(fā)生需要三種因素：燃料、助燃劑和火種，燃燒發(fā)生這三種因素缺一不可。氫氣太少是缺乏燃料，氧氣太少是缺乏助燃劑。在空氣中氫氣濃度低于4.7%不能燃燒是氫氣濃度過低，此時(shí)氧氣濃度雖然足夠，但燃料氫氣分子過于稀少，氫氣和氧氣反應(yīng)產(chǎn)熱后周圍氫氣的供應(yīng)不足，無法產(chǎn)生連續(xù)反應(yīng)或燃燒發(fā)生。當(dāng)氫氣濃度增加到75%，此時(shí)空氣被稀少到原來25%，助燃劑氧氣濃度大約只有5%，此時(shí)雖然燃料氫氣濃度足夠，但助燃劑氧氣濃度稀少，仍然無法滿足燃燒發(fā)生的條件。

所以氫氣在空氣中發(fā)生燃燒的濃度是4.7-75%，氫氣低于4.7%引起氫氣濃度不足，氫氣濃度超過75%，導(dǎo)致氧氣濃度不足，都不具有發(fā)生燃燒的條件。

在有限的空間連續(xù)燃燒就會(huì)產(chǎn)生不同威力的爆炸。

●氫氣可燃燒的條件一般高于4.7%

空氣中氫氣濃度4.7%-75%才能燃燒具有特定的條件含義，就是氫氣和空氣充分混合，保持穩(wěn)定的情況下才具有這樣的特點(diǎn)。但是存在一些特殊的因素。例如這里的空氣是干燥空氣，地球表面的大氣壓環(huán)境空氣除干燥空氣外，還包括一些顆粒成分和水分，特別是水分可以有比較高的比例，這會(huì)導(dǎo)致空氣中真正的氧氣濃度并不是標(biāo)準(zhǔn)的21%，而是低于這個(gè)濃度。另外一個(gè)是高原環(huán)境下，大氣壓低于一個(gè)大氣壓，這種情況下，只考慮氣體濃度也不準(zhǔn)確。無論是水汽對(duì)氣體的稀少效應(yīng)，還是大氣壓下降，都會(huì)影響氫氣燃燒的濃度，總體是提高這個(gè)濃度。就是說實(shí)際情況下，氫氣可燃燒的條件一般高于4.7%。

●用氫氣必須確保安全

最近有研究報(bào)道說10%氫氣+氧氣混合氣是安全性的濃度，這一研究和氫氣安全濃度條件的一般說法不一樣，氫氣燃燒4.7%的濃度是指在密閉性空間內(nèi)預(yù)先混合氣體，如果通過管路供氣，從管路出來的氣體發(fā)生燃燒條件并不那么容易滿足，因?yàn)榭諝庵袣錃鉂舛冉咏?，氫氣具有非常?qiáng)的擴(kuò)散力，又因?yàn)闅錃夥肿淤|(zhì)量小，在空氣浮力作用下氫氣很容易在相對(duì)密度大的空氣中快速上漂，這樣氫氣從管路出來后會(huì)迅速被稀釋為低濃度的情況，這導(dǎo)致氫氣難以被點(diǎn)燃。當(dāng)然在管路內(nèi)則屬于相對(duì)密閉空間，這種情況就存在燃燒可能，需要采用安全設(shè)計(jì)避免發(fā)生燃燒。研究中還發(fā)現(xiàn)即使15%的濃度燃燒能發(fā)生，也不足以產(chǎn)生明顯的機(jī)體傷害。其實(shí)在密閉空間內(nèi)，接近4.7%如10%以下，因?yàn)檫@種濃度氫氣相對(duì)不足，發(fā)生燃燒仍不劇烈，難以形成具有破壞性的爆炸。我們?cè)趯W(xué)習(xí)中學(xué)化學(xué)判斷氫氣純度的實(shí)驗(yàn)就是利用這個(gè)道理，非常純的氫氣不容易發(fā)生燃燒和爆炸，但純度不高的情況則相反。氫氣純度不高的情況正是預(yù)先含有氧氣的情況，這種濃度越接近合理燃燒濃度，越容易發(fā)生爆炸反應(yīng)。

●燃燒爆炸的危害與能量大小和產(chǎn)生速度相關(guān)

發(fā)生燃燒不一定會(huì)導(dǎo)致破壞性后果，因?yàn)槿紵óa(chǎn)生危害主要決定于燃燒產(chǎn)生的能量大小和產(chǎn)生速度，尤其是能量大小更重要。根據(jù)這一特點(diǎn)，只要把密閉條件下混合氣體積控制足夠小，就能降低破壞性后果。這就好比打火機(jī)，雖然里面是可以燃燒和爆炸的可燃?xì)怏w，但體積小不足以產(chǎn)生危害。也可以對(duì)管路進(jìn)行技術(shù)處理，控制和避免燃燒反應(yīng)發(fā)生的條件，例如采用單向閥門和安全閥的設(shè)計(jì)，讓意外的燃爆不產(chǎn)生人體和環(huán)境的破壞。也有人采用對(duì)整機(jī)進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，但這似乎是形式大于實(shí)質(zhì)。

我個(gè)人認(rèn)為，如果最新研究結(jié)果確定，可采用氫氣濃度10%以下混合氣供應(yīng)是比較穩(wěn)妥的方案。如果希望增加氫氣供應(yīng)劑量，可以將這種氣體總供氣量增加，可達(dá)到6-10升以上，這樣能達(dá)到較理想的氫氣攝取效果，又可以避免發(fā)生傷害使用者的問題。這種濃度可覆蓋大多數(shù)學(xué)術(shù)報(bào)道的情況下的氫氣有效性劑量范圍。

●氫氣使用安全的問題一些個(gè)人經(jīng)歷和體會(huì)

一是氫氣非常危險(xiǎn)，但危險(xiǎn)是相對(duì)的。越是對(duì)氫氣不熟悉的人越害怕氫氣。剛開始研究氫氣的時(shí)候，我甚至?xí)?dān)心水中溶解氧氣會(huì)和氫氣發(fā)生反應(yīng)的可能，對(duì)氫水安全性都有一些疑惑。后來和一些從事氫氣發(fā)生器研發(fā)的工程技術(shù)人員交流，他們說氫氣并不是人們認(rèn)為的那么危險(xiǎn)，關(guān)鍵是要熟悉和了解這種物質(zhì)。氫氣具有擴(kuò)散迅速的特點(diǎn)，如果沒有大體積的可燃條件，例如純度很高的氫氣發(fā)生器，即使在周圍抽煙都不是問題。這給我留下非常深刻的印象，雖然我絕對(duì)不會(huì)接受在氫氣發(fā)生器周圍抽煙的做法，因?yàn)槲覜]有那么大的勇氣和魄力。但是這給我認(rèn)識(shí)氫氣安全性提供了重要參考?，F(xiàn)在看開始對(duì)氫氣的認(rèn)識(shí)是非?？尚Φ?。

●氫氣比汽油更安全

后來對(duì)氫燃料電池汽車也有一些了解，氫氣燃料電池車非常重要的一個(gè)問題就是安全性問題，有一些燃料電池車上安裝有氫氣的高壓罐，人們很容易設(shè)想這就是一個(gè)非?？植赖恼◤棥５菍?duì)氫氣燃料電池車熟悉的人知道，相對(duì)來說，氫氣一旦釋放，非常容易擴(kuò)散，并不容易產(chǎn)生爆炸。除非是在一個(gè)封閉的空間內(nèi)，例如在小型地下車庫的情況。而普通的汽油車，即使在野外泄流，也會(huì)產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，這在許多影視節(jié)目中是非常見到的橋段。從使用安全性對(duì)比角度，氫氣比汽油更安全一些，當(dāng)然安全不是絕對(duì)的。