胖五遙3的成功,也是較大推力的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的成功。因?yàn)榕治宓男炯?jí)是YF77氫氧發(fā)動(dòng)機(jī),而第二級(jí)是YF25D氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)。要打地球同步衛(wèi)星、奔月、探測(cè)火星、以及更遠(yuǎn)的深空任務(wù),都離不開(kāi)低溫高能的氫氧火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。所謂的低溫,就是用保溫設(shè)施,把氫和氧兩種物質(zhì)都保持在液態(tài)的狀態(tài)。從生產(chǎn)、儲(chǔ)存、加注、到火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間,一直都是液態(tài)的。兩者相遇就可以自動(dòng)反應(yīng)燃燒。而燃燒的產(chǎn)物都是水蒸氣,是非常清潔的;高能,則在于液態(tài)氫和液態(tài)氧反應(yīng)帶來(lái)的燃燒能量級(jí)很高,推力很大。所以叫低溫高能。這里面,液態(tài)氫是燃料,而液態(tài)氧是助燃劑,也就是氧化劑。氫這種元素,是宇宙中至今含量最大的物質(zhì)。因?yàn)闅涞脑咏Y(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,被認(rèn)為還是一種最年輕的物質(zhì)形態(tài)。目前宇宙中可見(jiàn)物質(zhì)中,
被認(rèn)為氫元素仍然占宇宙物質(zhì)總量的85%以上,因此目前的宇宙還算整體上比較年輕。雖然氫在宇宙中含量第一,但是在地球表面卻含量很小。大氣層中含的天然氫氣可以忽略不計(jì)。根本無(wú)法直接收集利用。不過(guò)地球表面有大量的水,初中化學(xué)就告訴我們,可以直接電解水得到氧氣和氫氣。那么工業(yè)用的氫氣,特別是發(fā)射火箭用的液態(tài)氫,是工廠化直接電解水制造的嗎?其實(shí)不是這樣。到目前為止,大部分工業(yè)用氫和當(dāng)做動(dòng)力燃料的液態(tài)氫,都不是直接電解水而來(lái)。這是因?yàn)橹苯与娊饧兯圃鞖錃?,需要消耗大量的電能,而且電解水得到的氫氣和氧氣容易混合,純度不高;而且比較危險(xiǎn)。這也是所謂的加水就能跑的汽車。仍然是偏忽悠的一個(gè)技術(shù)原因。雖然汽車加水,再電解出氫氣然后再燃燒,確實(shí)有這樣的技術(shù)。
不過(guò)目前還解決不了電解水耗電比輸出的能量還多的老問(wèn)題。因此即使目前已經(jīng)有直接消耗液態(tài)氫的汽車,但是氫的來(lái)源也不是直接往油箱里灌水,而是和加油一樣依靠特殊的加氫站點(diǎn)。那么汽車加氫站的和給火箭加注的液氫,又是從哪里來(lái)的呢?液氫是氫氣經(jīng)過(guò)降溫而得到的液體,是一種無(wú)色無(wú)味的高能低溫液體燃料。一個(gè)大氣壓下的正常氫沸點(diǎn)為20.37 K,-252.78℃,凝固點(diǎn)為13.96 K,-259.19℃,密度為 70.85 kg/m3。由以上數(shù)值可知液體氫的溫度非常低,已經(jīng)距離絕對(duì)零度只有十幾度。而且液氫密度很小,一立方的水是一噸,而一立方的液態(tài)氫只有70多公斤。液氫與液氧組成的雙組元低溫液體推進(jìn)劑的能量極高,已廣泛用于航天和新能源汽車領(lǐng)域。瀚海狼山認(rèn)為,目前的工業(yè)化制備液氫,主要是從三大類工廠得到。第一是,煉油廠的弛放氣;第二是氯堿廠的弛放氣;第三用天然氣、重油等加水反應(yīng)制備。第三類產(chǎn)量最大,其工藝一般是生產(chǎn)化肥的副產(chǎn)品,因此有些化肥廠專門(mén)附帶大規(guī)模生產(chǎn)液氫。規(guī)模化生產(chǎn)液氫的過(guò)程,可以大部分借助石化和化肥生產(chǎn)的工藝反應(yīng)能源。
因此煉油廠和化肥廠批量制氫,比單純電解水成本低的多。所謂的弛放氣,也叫排放氣。是化工生產(chǎn)中的一種物料名稱。在許多化工生產(chǎn)中,會(huì)把不能再使用的低品味反應(yīng)氣體排放出生產(chǎn)裝置,這部分氣體就稱為弛放氣。過(guò)去很多煉油廠,都有幾個(gè)高高的像火炬一樣的常年燃燒塔,其實(shí)就是燃燒掉馳放氣,這種裝置也往往成為石化煉油廠的標(biāo)志,其實(shí)是一種資源浪費(fèi)。從中就可以提煉分離95%純度以上的氫氣,再加壓提純就是液氫。