当前课程知识点：燃烧理论 > 第五章 一些重要的化学机理 > 5.2 H2-O2系统 > H2-O2系统
好 那么我们首先
就来看一看氢氧的系统
那么对于氢的重要性
刚才讲了一个例子
那么实际上的话
氢本身它更加重要
比如像现在我们有
专门拿氢作为燃料
比如像液氢作为火箭的
这种燃料
也是一个非常重要的一个领域
那么最近可能大概
如果大家对能源
新能源特别感兴趣的话
可能听说过燃料电池
那十年前 应该本世纪初
有一本当时风云一时的书
叫《氢经济》
关于燃料电池氢的作用
大家有兴趣可以去读一下那本书
那现在我就简单的讲一下
实际上燃料电池
实际上就是很简单
实际上就是把氢的燃烧怎么样
把它隔离开了
实际上它就是氢的燃烧
那么它在阳极
发生了氢的电离
变成了氢的离子
那么通过电解质
它就穿过去
那么就在阴极就跟氧反应
变成水
那么电子的话
就是在外循环流动就是发电
所以它的净反应
就是一个氢加氧变成水的
一个反应
这就是一个基本过程
那么原理介绍已经很多了
那么阳极的反应怎么发生
阴极的反应怎么发生
电解质的作用
如果大家有兴趣
当然可以去专门的研究
这也就证明
有人甚至认为氢是未来的
能源的唯一的载体
或者有人说
氢和电
这两种未来的
作为（能源）主要的两种载体
可以解决能源的
未来的中间的载体的问题
但实际上到底怎么样
当然需要很多很多的
技术创新
比如现在有很多概念性的东西出现
比如像燃料电池的汽车
燃料电池的应用
包括你的笔记本电脑
等等各种各样
都可以拿氢燃料电池来输送
好 下面的话
我们实际来看一看
到底氢在燃烧过程
到底发生了什么
说实在的
关于氢的研究现在非常非常多
那下面的话
我想就用Glassman
非常经典的一个氢的
爆炸的
或者说它的一个化学机理
做一个反应（分析）
那么氢的燃烧
是典型的链式反应
加上链式分支反应的
混合的一个体系
首先因为作为链式反应
首先应该是链的激发反应
那么链的激发反应
首先第一个如果在高温底下的话
那么氢的分子
会跟任何的第三体
那在空气当中
可能主要什么
主要是氮气和其它的氧气
那么它就会碰
碰了以后的话
它就会出现两个氢
两个氢的自由基
那么在其它的温度底下
不是高温了
就是比较低的温度底下
那么氢和氧的话
会反应变成HO2
就是过氧羟基加一个氢
那这两个就是链的激发反应
那么接下来的话
就是带氢 和带羟基
带氧的这些自由基的话
后面就形成一系列的
链式反应和链式分支反应
比如像一个氢原子
去轰击一个氧分子
那么变成一个氧原子和羟基
那是怎么样
这是一个典型的链式分支反应
对不对
一个自由基变成两个自由基
那么氧原子可以怎么样
可以去进一步轰击什么
轰击氢气
那么就变成一个氢加一个羟基
这也是什么
这也是一个链式分支反应
比如说一个氢的分子
跟一个羟基也可以反应
变成一个水加上一个氢
那么这是一个典型的什么
典型的一个链式的传递反应
一个自由基变成另外一个自由基
比如像氧原子可以去轰击水
跟水反应
那前面已经形成水了
就变成两个羟基
这也是一个链式分支反应
所以这就包括了氧 氢 羟基
这种自由基的链式反应
和链式分支反应的话
链的激发以后会很快就出现
你就可以看出来
就是激发反应一出现的话
后面由于是什么
由于是分支反应
所以它那个氢的话
应该是反应速度是比较快的
那么后面的话
涉及到比如其它的
各种各样的自由基
会很多的这样一个基本的反应
也就是说是第三个大块
也就是说
从链的激发到链的终止
那么后面很多很多三体的反应
就变成了什么
链的终止的反应
比如两个氢原子
会变成一个氢气
那当然需要第三体来完成
比如两个氧原子会变成
还原成氧气
比如一个氢和一个氧
变成一个羟基
使两个自由基变成一个自由基
又比如一个氢
加上一个羟基
变成一个水
那么这是消灭两个自由基
也就是说
要么是两个自由基
变成没有自由基
要么两个自由基
变成一个自由基
都是什么
链的中断反应
所以这样的话
组成了它完整的一个反应链
当然在前面
就是实际上在
一开始第一个第二个反应的时候
会出现一个什么
出现一个HO2
也就是过氧羟基
那么可能过氧羟基
在有一些特定的条件底下
它会引起很多的
新的反应
比如就最简单
就是一个氢的原子
跟一个氧分子去反应
就可能变成一个过氧羟基
当然是需要第三体的
存在的情况底下
那么如果在其它的条件底下
很多的这种带有过氧羟基的
这些反应
就变得特别重要了
那么过氧羟基的话
会进一步反应
比如它跟氢的原子去反应
那么就变成两个羟基
或者变成一个水加氧
过氧羟基也可以跟氧原子去反应
变成氧气和羟基
等等的
那么它也可以是
过氧羟基还可以跟
其它很多反应
一连串的反应
还会产生过氧羟基进一步反应
可能还会产生什么
过氧水就是H2O2
那么H2O2的话
又会一系列反应
所以这样的话
一共组成了就是说
它很多的
我们看看现在有多少个组分了
有氢气 氧气对吧
有氧原子 氢原子
有过氧羟基 有羟基
再过氧水
我们恐怕再加上水对吧
一共是有八种组分
所以这八种组分
那么在整个里边
那么刚才反应的话
我们恐怕已经有20个反应了
而且还包括他们的逆反应 对吧
一共有40多个反应实际上
才能够把整个的（机理）完成
实际上你就会发现
不是说这40多个反应
有和这八种组分
并不是说在任何的
反应都是在同等重要的
可能在有的时候
有一些反应重要
有的时候
另外一些反应重要
这要看跟它的条件不一样
而这种条件的不同
就会引起这种所谓
氢的这种非常有趣的
我们叫做着火的
这种半岛的这种爆炸特性
那么一会儿
我们会专门拿这样的一个系统
或者说拿这样的机理
来分析为什么会有
这样一个爆炸的特殊的特性
-1.1 我们为什么要学习燃烧理论
-1.2 什么是燃烧：定义与现象
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-2.1 概述
--概述
-2.2 状态参数复习
--状态参数复习
-2.3 热力学第一定律
--热力学第一定律
-2.4 反应物和生成物的混合物
--燃烧焓与热值
--例题
-2.5 绝热燃烧温度
--定压绝热燃烧温度
--定容绝热燃烧温度
-2.6 化学平衡
--第二定律的讨论
--吉布斯函数
--复杂系统（选修）
-2.7 燃烧的平衡产物
--全平衡（选修）
--水煤气反应的平衡
--压力影响
-2.8 应用
--例题
--烟气再循环
-2.9 小结
--小结
-第二章 燃烧与热化学--第二章作业
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--部分平衡
-4.5 简化机理（选修）
--简化机理（选修）
-4.6 催化和非均相反应（选修）
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-5.3 一氧化碳的氧化
--一氧化碳的氧化
-5.4 高链烷烃的氧化
--三步机理
--八步机理
-5.5 甲烷燃烧
--复杂机理和起源
--甲烷燃烧动力学
--高温反应途径分析
--低温反应途径分析
-5.6 氮氧化物
--氮氧化物的危害
-5.7 小结
--小结
-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散（选修）
-7.4 动量守恒方程（选修）
-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-9.1 概述
--概述
-9.2 无反应的恒定密度层流射流
--物理描述
--求解
--两个例子
-9.3 射流火焰的物理描述
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--两个例子
-9.6 碳烟的形成和分解
--碳烟的形成和分解
-9.7 对冲火焰（选修）
--对冲火焰（选修）
-9.8 小结
--小结
-第九章 层流非预混火焰--第九章作业
-10.1 概述
--概述
-10.2 液滴蒸发的简单模型
--基本假设
--气相分析
--气液界面能量平衡
--液滴寿命
-10.3 液滴燃烧的简化模型
--假设
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--例题
--扩展到对流条件
-10.4 一维蒸发控制燃烧
--物理模型和假设
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-12.1 概述
--概述
-12.2 湍流现象与描述
--湍流的现象与描述
-12.3 湍流尺度
--湍流尺度
-12.4 湍流模型
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--火焰稳定
-12.6 湍流非预混火焰
--射流火焰
--火焰长度
-12.7 湍流燃烧小结
--湍流燃烧小结
-课程总结
--课程总结
