梯度硬质合金为什么要氢气

A. 氢气的来源有哪几种

氢气的工业制法之一
氢气是一种重要的工业气体.工业上制取氢气,依据原料、设备和成本情况,以及对氢气纯度的要求,可分别采取以下多种方法制取.①电解法将直流电通过铂电极（或其它惰性材料）通入水中,在阴极可以得到氢气,纯度高达99.5~99.8%：

氯碱工业电解饱和食盐水制氯气和烧碱时,也同时得到副产品氢气：

②水煤气转化法 将水蒸气通过炽热的焦炭层制得水煤气：

然后将水煤气跟水蒸气混合,以氧化铁为催化剂,使水煤气中的CO转化为CO2：

二氧气化碳溶于水,通过加压水洗即得到较纯净的氢气.
③烃类裂解法 碳氢化合物经过高温裂解,裂解气中含有大量氢气,经过低温冷冻系统,可得到90%的氢气.如甲烷裂

④烃类蒸气转化法 碳氢化合物在高温和催化剂的作用下与水蒸气作用,可以得到主要含氢气和一氧化碳的一种混合气体,例如：

用分子筛吸附法或水煤气转化法除去CO,可得到纯净的氢气.天然气、油田气和炼厂气（石油炼制厂的副产气体）等都可用烃类裂解法和烃类蒸气转化法得到氢气.
氢气的工业制法之二
工业上制取氢气有下列几种方法：
（1）电解水法 在电解槽中,电解25%NaOH溶液,温度控制在80~85℃,在阴极上析出氢气,在阳极上析出氧气.
在阴极上 4H++4e===2H2
在阳极上 4OH-====2H2O+O2+4e
因为H+和OH-来自H2O的电离,所以电解H2O的反应是：

用这种方法制得的氢气,含杂质很少,其纯度为99.7%~99.8%.
（2）电解食盐水法 在氯碱工业中,电解食盐的饱和溶液,温度控制在70~80℃,除得到氯气和氢氧化钠外,同时可制得氢气.主要反应如下：
在阳极上 2Cl-====Cl2+2e
在阴极上 2H++2e====H2
在阴极附近积集了OH-离子和Na+离子.

（3）水煤气转化法先将水蒸气通过灼热的无烟煤或焦炭,制得水煤气：

再将水煤气与过量水蒸气混合,在450~550℃和催化剂的作用下,使水煤气中的一氧化碳转化为二氧化碳,并增加了混合气体中氢气的含量.

最后将二氧化碳和氢气的混合气体加压（12~30大气压）,经过水洗或用氨水吸收以除去二氧化碳,而分离出氢气.
（4）从天然气、炼厂气（石油炼制厂的副产气体）、油田气等气体燃料中获得氢气.
在这些燃料气体中都含有大量的碳氢化合物.在一定条件下,可以和水蒸气或氧气反应,生成一氧化碳和氢气.例如,以甲烷为主要成分的天然气（甲烷含量在95%以上）和水蒸气在800~1000℃时以镍为催化剂,即可转化为一氧化碳和氢气.
又如,在炼厂气中含有氢气和甲烷9~40%,其它碳氢化合物91~60%,在高温下,借催化剂的作用,将氧气和过量的炼厂气进行部分氧化反应,可制得一氧化碳和氢气.

从上述一氧化碳和氢气的混合气体分离出氢气的方法,与水煤气转化法相同.
氢气的工业制法之三
工业上制氢气要考虑到原料、能量来源、成本和设备情况,也要根据所需氢气的纯度和用量来制造氢气,现把主要方法简介于下：
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.
二、水煤气法制氢
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+H2OCO+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+H2OCO2+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,在我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.
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.

B. 氢气的应用领域

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。
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。
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。
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。
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。
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，如果用抗生素杀灭这些细菌，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。
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反应原理（利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应，置换出氢元素）
注意：
1、钾、钙、钠等金属与稀酸反应时，会优先置换出水中的氢并生成相应的碱，且反应过于剧烈
2、选取的金属应与酸反应速率适中，产生气泡均匀
3、不能使用硝酸或浓硫酸，因为这两种酸具有强氧化性，反应将会生成NO2或SO2
Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑；Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
②收集
1.排水集气法（用于收集难溶于水的气体）
优点：可以收集到较纯净的气体 缺点：收集到的气体较湿润
2.向下排空气法（用于收集密度比空气小，不与空气中成分反应的气体），
优点：过程简洁 缺点：收集到的气体不纯
③电解水实验
电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中， 然后接上电源，使电流通过液 体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极)，阴离子移到带正电的电极(阳极)，化合物分为二极。
用锌与稀硫酸反应：
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
注意：这里最好不用盐酸是因为该反应放热，盐酸会挥发出氯化氢气体，使制得的气体含有氯化氢杂质。
用铝和氢氧化钠溶液反应制取：
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
注：市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性，是一边放料一边充球，所以机内是无气压的，安全系数较高。 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(2H2O=通电=O2↑+2H2↑)
③电解饱和食盐水（2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+H2↑+Cl2↑） 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。
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
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 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。制法

C. 硬质合金 氢气脱蜡真空烧结工艺机理 为什么我烧出来的产品钴磁老是低呢

脱蜡时间过长，或者你用的WC化合态C量过低，当然还有很多其他因素，一句话过程C量控制低了

D. 氢气是怎么做的啊

实验室制取
制取氢气的简易方法
①反应原理（利用金属活动性比氢强的金属单质与酸反应，置换出氢元素）
注意：
1、钾、钙、钠等金属与稀酸反应时，会优先置换出水中的氢并生成相应的碱，且反应过于剧烈
2、选取的金属应与酸反应速率适中，产生气泡均匀
3、不能使用硝酸或浓硫酸，因为这两种酸具有强氧化性，反应将会生成NO2或SO2
Zn+H2SO4(稀)===ZnSO4+H2↑；Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
②收集
1.排水集气法（用于收集难溶于水的气体）
优点：可以收集到较纯净的气体 缺点：收集到的气体较湿润
2.向下排空气法（用于收集密度比空气小，不与空气中成分反应的气体），
优点：过程简洁 缺点：收集到的气体不纯
③电解水实验
电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中， 然后接上电源，使电流通过液 体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极)，阴离子移到带正电的电极(阳极)，化合物分为二极。
用锌与稀硫酸反应：
氢气的实验室制取
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
注意：这里最好不用盐酸是因为该反应放热，盐酸会挥发出氯化氢气体，使制得的气体含有氯化氢杂质。
用铝和氢氧化钠溶液反应制取：
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
注：市场上零压氢气机就是根据铝和氢氧化钠反应制氢充球。因为是开放性，是一边放料一边充球，所以机内是无气压的，安全系数较高。

工业制作法
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↑）

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
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。
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
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。

E. 在金属冶炼时为什么要检验氢气的纯度

在冶金行业中，通常利用氢气的还原性来冶炼金属
但是因为氢气作为一种可燃性气体与空气（或氧气）在一定浓度范围内混合之后，形成的预混气遇到火源就会发生爆炸。一般将这个浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限，氢气的爆炸极限是4.0%-75%
所以在冶金时，为了防止氢气达到爆炸极限产生爆炸的危险，通常会检验氢气的纯度

F. 硬质合金材料有什么性质

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属晶格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间隙固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5～TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中Ti︰C=1︰1），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。
金属型碳化物，尤其是ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属碳化物的熔点都在3273K以上，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kg·mm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg·mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。然而，在氧化气氛中，所有碳化物高温下都容易被氧化，可以说这是碳化物的一大弱点。
除碳原子外，氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中，形成间隙固溶体。它们与间隙型碳化物的性质相似，能导电、导热、熔点高、硬度大，同时脆性也大。
硬质合金的基体由两部分组成：一部分是硬化相；另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，如碳化钨、碳化钛、碳化钽，它们的硬度很高，熔点都在2000℃以上，有的甚至超过4000℃。另外，过渡金属的氮化物、硼化物、硅化物也有类似的特性，也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。
硬质合金对碳化钨WC粒度的要求根据不同用途的硬质合金采用不同粒度的WC(碳化钨)。硬质合金切削刀具：比如切脚机刀片、V-CUT刀等精加工合金采用超细、亚细、细颗粒WC，粗加工合金采用中颗粒WC，重力切削和重型切削的合金采用中、粗颗粒WC做原料；矿山工具：岩石硬度高，冲击负荷大，采用粗颗粒WC，岩石冲击小冲击负荷小采用中颗粒WC做原料；耐磨零件：当强调其耐磨性、抗压和表面光洁度时，采用超细、亚细、细、中颗粒WC做原料，耐冲击工具采用中、粗颗粒WC原料为主。
WC理论含碳量为6.128%(原子50%)，当WC含碳量大于理论含碳量，则WC中出现游离碳(WC+C)。游离碳的存在，烧结时使其周围的WC晶粒长大，致使硬质合金晶粒不均匀。碳化钨一般要求化合碳高(≥6.07%)，游离碳(≤0.05%)，总碳则决定于硬质合金的生产工艺和使用范围。
正常情况下，石蜡工艺真空烧结用WC总碳主要决定于烧结前压块内的化合氧含量。含一份氧要增加0.75份碳，即WC总碳=6.13%+含氧量%×0.75(假设烧结炉内为中性气氛，实际上多数真空炉为渗碳气氛，所用WC总碳小于计算值)。
目前我国WC的总碳含量大致分为三种：石蜡工艺真空烧结用WC的总碳约为6.18±0.03%(游离碳将增大)。石蜡工艺氢气烧结用WC的总碳含量为6.13±0.03%。橡胶工艺氢气烧结用WC总碳=5.90±0.03%。上述工艺有时交叉进行，因此确定WC总碳要根据具体情况。
不同使用范围、不同Co(钴)含量、不同晶粒度的合金所用WC总碳可做一些小的调整。低钴合金可选用总碳偏高的碳化钨，高钴合金则可选用总碳偏低的碳化钨。总之，硬质合金的具体使用需求不同对碳化钨粒度的要求也不同。
粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。
制造硬质合金时，选用的原料粉末粒度在1～2微米之间，且纯度很高。原料按规定组成比例进行配料，加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨，使它们充分混合、粉碎，经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂，再经过干燥、过筛制得混合料。然后，把混合料制粒、压型，加热到接近粘结金属熔点（1300～1500℃）的时候，硬化相与粘结金属便形成共晶合金。经过冷却，硬化相分布在粘结金属组成的网格里，彼此紧密地联系在一起，形成一个牢固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越细，则硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。

G. 硬质合金焊接工艺

因为硬质合金与碳素钢之间的物理功能相差较大，现在钎焊和分散焊仍然是可行而又有用的焊接办法。此外一些新的焊接办法如钨极惰性气体维护电弧焊（TIG）、电子束焊（EB- W）、激光焊（LBW）等也在活跃的研讨探索当中，将来也许在硬质合金的焊接中得到运用。

(1) 钎焊

钎焊是一种传统且广泛运用的硬质合金焊接办法。在硬质合金与钢的钎焊办法中，依据加热办法的不一样有燃气火焰钎焊，炉中钎焊、真空钎焊、感应钎焊、电阻钎焊 和激光钎焊等技能。无论用哪一种办法，钎料的熔点均低于基体金属的液相线，并借助于毛细招引作用而流布在接头中。所衔接的商品包含油井钻头、冷热冲压模具、粉末冶金模具、轧辊、刃具和量具、凿岩钎具、木工刀具等。

钎料是钎焊时运用的填充资料，对钎焊接头功能起着重要作用。焊料功能是决定钎焊质量的重要要素之一。

燃气火焰钎焊设备简略，依据工件形状可用多火焰一起加热焊接。钎料多选用丝状或片状的铜基、银基钎料，适用于单件和小批量出产，但气焊炬的选用及钎焊后热处理等多种不确定要素较多，钎焊质量可靠性较小，关于大型的硬质合金东西，因为火焰加热的温度和速度难以操控，加热时会发生较大的温度梯度，简略引起裂纹的发生，因而通常不选用此办法。

感应钎焊、电阻钎焊和炉中钎焊的硬质合金刀具出产率高，质量也较为稳定，但设备和技能比较杂乱，别的对工件的尺度和形状请求较高，真空钎焊能到达很高的钎焊质量，但设备贵重及技能难度大。

激光作为一种新型的焊接热源，具有加热速度快、热影响区窄、焊后变形及剩余应力小等特色，特别是在削弱接头熔合区脆化方面，具有共同的长处，这使其也运用于硬质合金的焊接。因而挑选焊接办法时，应以适宜为主，通常炉中钎焊可以满意刀具钎焊请求。

(2)分散焊

真空分散焊和热等静压分散焊可运用于硬质合金的焊接。在真空分散焊接中，影响接头质量的要素许多，如资料成分，被焊外表质量、真空度、中心夹层资料以及加热和冷却速度等, 但最首要的要素是温度、压力和时刻。焊接压力的添加对缩短焊接时刻、进步出产率尤为重要；焊缝的剪切强度通常会随焊接时刻的添加而进步，因为焊接时刻延伸可使被焊外表上的微凸点大多消失，明显添加触摸面积,原子的分散较为充沛，焊合率可得到明显进步。

(3)钨极惰性气体维护电弧焊

TIG焊作为一种衔接硬质合金与钢的新办法，现在还处于实验期间。

(4)电子束焊

H. 关于硬质合金补充问题

硬质合金是以钨的碳化物（WC），钛的碳化物（TiC)的粉末为基础，以钴Co为结合剂用粉末冶金法，在真空炉或氢气还原炉中焙烧而成。将硬质合金理解成混凝土，硬质相为石子、粘结剂为水泥浆还是比较形象的。

I. 氢气的重要性

氢气的广泛应用

在自然界里，游离态氢很少，化合态氢却很多。氢在水成份里，按质量计算，约占ll％。一切生物的细胞组织成份里都含有氢，石油、天然气和煤里也含有氢。氢气有许多有用的性质，所以有广泛的用途。氢很容易与非金属元素化合，也能形成金属氢化物，在高温下氢能从许多化合物中夺取氧，使氧化物还原。在有催化剂存在时，氢可以和各种有机物化合。故在现代工业生产过程中，日益广泛的采用氢作保护，携带和还原气体，提炼某些稀有金属。金属和合金经过氢气处理可以去掉磷、硫、氧、碳等杂质，提高金属和合金的性能。氢气的用途可归纳为：
一、在电子工业中，钨、钼丝加工；真空电子管金属零件的热处理；半导体材料硅、锗的提取；半导体器件生产中的外延生长、器件烧结等。
二、在冶金工业中，用金属化法进行粉末冶金制取钽、锭、铌等稀有金属；磁钢生产；硅钢的处理等。
三、在化学工业中，氢作为原料，生产合成氨、甲醇、液体燃料和核燃料；此外，还用于尼龙生产，油脂氢化等。
四、在气体制造工业中，精制氮、氩等惰性气体，常采用加氢除氧。氢作为可燃气体，氢氧焰能达很高温度，用于硬质玻璃、光学玻璃、石英器件的加工生产中。
五、在气象科学中，用氢填充探空气球，携带探空仪升到数万米高空，探测大气的有关气象要素，为气象预报科学提供数据资料，为航空、航海、国防与工农业建设服务。
六、在国防、航天技术方面，氢气有重要的作用。如液态氢可用作火箭或导弹的高能燃料。氢弹是用固态氢在热能作用下发生氢核聚变，在倾刻释放能量来攻击敌方。氢能——一种新型的能源，将越来越得到应用，它将成为取之不尽，用之不竭的能源。
此外，氢气用来作一般的燃料，也有十分突出的优点：资源十分丰富，燃烧时发热量多，放出的热量约为同质量的汽油的3倍，生成的产物是水，污染少。所以近年来对氢气作为新型燃料的研究很重视。如逐步推广的氢氧焊接工艺，使得产品的工艺水平提高，成本造价降低，减少环境污染。氢气充分显示了在各种领域广泛．使用的特点。今后如果能在利用太阳能和水制取氢气的技术上有所突破，得到便宜而丰富的氢气，那么，氢气将成为一种重要的新型燃料。总之，随着现代科学技术的进步，工农业生产和国防事业的发展，氢的应用范围，日益扩大，用量亦在迅速增加。