水氢汽车从热力学角度分析-水氢汽车从热力学角度分析
1.在燃烧中加入水蒸汽可以提高燃烧效率,这种说法是否正确,并用热力学原理分析.
2.氢气与氧反应快还是一氧化碳与氧反应快
3.氢氧根离子和氢离子为什么一碰到一起就一定会生成水?
在燃烧中加入水蒸汽可以提高燃烧效率,这种说法是否正确,并用热力学原理分析.
一般情况下,是二楼所说的.但在无氢元素的燃烧情况下,就值得商榷了.如CO的燃烧,就需要适量的水蒸气,才能使燃烧速度加快.其燃烧反应机理分如下几个步骤进行的:
(1)链的产生 H2O+CO----->H2+CO2
H2+O2------>2OH
(2)链的继续 OH+CO------>CO2+H
链的支化 H+O2------->OH+O
O+H2------->OH+H
(3)断链 H+器壁----->(1/2)H2
CO+O------->CO2
有资料表明,水分含量应在7--9%时会加快CO的反应速度.否则,水分过多,将会降低燃烧温度,致使反应速度下降,反而对CO的燃烧不利.
煤(元素主要成分是C、H、O、N、S和灰分A、水分W)的燃烧比较复杂,且长久以来,并未形成统一的认识,主要是反映在初次反应与二次反应对CO和CO2的作用上.尽管煤的燃烧机理较为复杂,但其燃烧产物主要是CO2与CO以及H2O、N2等,因此,也需要适量的水分,但加水的目的是使煤易于结块,便于燃烧,与煤的燃烧反应机理无太大的关系(煤中本身就含有水分).但煤的气化,适量加入水蒸汽,是有利于提高发生炉煤气(常称为水煤气)热值的.其气化区的主要反应是:
C+O2CO2+H2 -43587 KJ
关于油的燃烧,二楼说的很清楚了,较高温度的水蒸气主要是对油进行预热,以降低油的粘性,这主要是对重油而言的,轻质油则不需要.但无论是重油,还是轻质油,用水蒸气雾化,是通常的做法.当然,油依靠自身能量进行雾化也常见,只是这里讨论的是加水的问题.水蒸气对油的雾化原理有以下几方面,一是依靠水蒸气的高压能量,将油撕碎成小油颗粒,或是更小的颗粒;二是油事先和水充分混合,形成乳化油,关于乳化油的燃烧机理,有二方面,第一是“微爆”理论学说,指的是附在水颗粒周边的油,因水沸点低(100度),当水温超过100度时,水的颗粒爆炸的同时,就可将依附在其周边的油也炸成许多小的颗粒,从而达到雾化的目的;第二是“水煤气反应”理论.其反应过程如下:
C+H2O------>CO+H2
然后,H2将产生活性核心,继而开始一系列链锁反应,即
H2+M----->2H+M
H2O+H----->OH+H2
H2O+O----->OH+OH
H2+O----->OH+H
H+O2----->OH+O
CO+OH----->CO2+H
应该说,乳化油的燃烧机理尚不十分明确,还有待进一步研究.上述是比较流行的二种说法.乳化油加水量常在10--30%.
气体燃料的燃烧,除CO气体的燃烧需要加入水分外,其余气体的燃烧,特别是含有氢元素的燃烧,是不宜加入水分(或水蒸气)的.
氢气与氧反应快还是一氧化碳与氧反应快
氢气与氧气,容易反应快
1.二者为放热反应2.氢气比较活泼3.能生成能量更低的水 氢气的体积浓度在 5-95%范围内,都有可能会燃烧(或爆炸)。 无特殊情况下物质发生反应总是朝着能量更低,更稳定的方向发展。氢氧根离子和氢离子为什么一碰到一起就一定会生成水?
从热力学角度考虑,H++OH-=H2O这个反应平衡常数常温下是10^14,这么大的平衡常数说明热力学上很容易发生反应。
从动力学考虑,酸碱盐溶于水的过程中都破坏了离子键或者共价键形成了水合离子,这第一步断键是吸热的从第二步形成水合离子开始都是放热的了,已经越过了自由能能垒,后边水合氢离子和氢氧根离子反应也是一碰上就可以进行。动力学方面也说明了这个反应很容易进行,基本上不用吸很大的热。
综上,就是说速率很快,而且很彻底。
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