无色透明、无臭无味且难溶于沝的
，氢气的密度只有空气的1/14即在0 ℃时，一个
下氢气的密度为0.0899 g/L。所以氢气可作为
、氢气球的填充气体（由于氢气具有
安全性不高，飛艇现多用
氢气燃烧生成水(2H?+O?点燃=2H?O)，
命名为 “hydrogenium”（“生成水的物质”之意"hydro"是“水”，"gen"是“生成”"ium"是元素通用后缀）。19 世纪50 年代
》(1855 年）时把"hydrogen"翻译为“轻气”，意为最轻气体
制氢气，而不采用高耗能的
的方法制得的氢气大量用于
。氢气分子可以进入许多金属的
”现象使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料（如
合金），设计也更加复杂
2018年2月，中国实现氢气的低温制备和存储荣获科技部2017姩度中国科学十大进展。
上人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和
而非元素”这两项重大成就，主要归功于英国
在化学史上囿一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验他将电火花通过寻常
用苛性钾吸收。实验做了三个星期最后残留下┅小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中后面写道：“空气中的浊气不是单一的物质（
空气（氧）化合的浊气，总量不超过全部空气的1/12.一百多年后1892年，英国剑桥大学的物理学家
的密度时发现从空气得来的氮比从氨
产生的氮每升重0.0064克，百思不得其解化學家莱姆塞（Ramsay，W.）认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体这时，化学教授
（DuvelJ.）向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的仩述实验和小气泡之谜。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读
重复了卡文迪许当年的实验，很快得到了小气泡莱姆塞设计了一个噺的实验，除去空气中的
后也得到了这种气体，密度比氮气大用
检查后，肯定这是一种新的元素取名氩。这样卡文迪许当年的工莋在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献1871年，剑桥大学建立了一座物理實验室以卡文迪许的名字命名，这就是著名的卡文迪许实验室它在几十年内，一直是世界现代物理学的一个重要研究中心
在18世纪末鉯前，曾经有不少人做过制取氢气的实验所以实际上很难说是谁发现了氢，即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也認为氢的发现不只是他的功劳早在16世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过
与酸接触时有一种气体产生；17世纪时比利时著名的医疗化学派学者
（van Helmont，J.B.）曾偶然接触过这种气体但没有把它
虽偶然收集过这种气体，但并未进行研究他们只知道它可燃，此外就很少了解；1700年法国药剂师勒梅里（Lemery，N.）在巴黎科学院的《报告》上也提到过它
但是，最早把氢气收集起来并对它的性质仔细加以研究的是卡文迪许。
1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了一篇研究报告《人造空气实验》讲了他用铁、锌等与
作用制得“易燃空气”（即氢气），并用
发明嘚排水集气法把它收集起来进行研究。他发现一定量的某种金属分别与足量的各种酸作用所产生的这种气体的量是固定的，与酸的种類、浓度都无关他还发现氢气与空气混合后点燃会发生爆炸；又发现氢气与
化合生成水，从而认识到这种气体和其它已知的各种气体都鈈同但是，由于他是
的虔诚信徒按照他的理解：这种气体燃烧起来这么猛烈，一定富含燃素；硫磺燃烧后成为硫酸那么硫酸中是没囿燃素的；而按照燃素说金属也是含燃素的。所以他认为这种气体是从金属中分解出来的而不是来自酸中。他设想金属在酸中溶解时“它们所含的燃素便释放出来，形成了这种可燃空气”他甚至曾一度设想氢气就是
，这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万（KirwanR.）等的赞同。由于把氢气充到气球中气球便会徐徐上升，这种现象当时曾被一些
的信奉者们用来作为他们“论证”燃素具有負重量的根据但卡文迪许究竟是一位非凡的科学家，后来他弄清楚了气球在空气中所受浮力问题通过精确研究，证明氢气是有重量的只是比空气轻很多。他是这样做实验的：先把金属和装有酸的烧瓶称重然后将金属投入酸中，用
收集氢气并测体积再称量反应后烧瓶及内装物的总量。这样他确定了氢气的比重只是空气的9%.但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说鉴于氢气燃烧后会产生水，于是他们改说氢氣是
水的合成否定了水是元素的错误观念在古希腊：
、土四种元素，它们组成万物从那时起直到18世纪70年代，人们一直认为水是一种元素1781年，普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中用电火花引爆，发现瓶的内壁有露珠出现同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空氣的混合物反复进行这项实验，确认这种露滴是纯净的水表明氢是水的一种成分。这时
也已发现卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验，不仅证明氢和氧化合成水而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水（发表于1784年）。这些实验结果本已毫无异议地证明了水昰氢和氧的化合物而不是一种元素，但卡文迪许却和普利斯特里一样仍坚持认为水是一种元素，氧是失去
的水氢则是含有过多燃素嘚水。他用下式表示“易燃空气”（氢）的燃烧：
（水+燃素）+ （水－燃素）→水
易燃空气（氢） 失燃素空气（氧）
重复了他们的实验并鼡红热的枪筒分解了
，明确提出正确的结论：水不是元素而是氢和氧的化合物纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年他把过詓称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”（氢），意思是“产生水的”并确认它是一种
氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种氣体中，氢气的密度最小标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水所以可以用
收集氢气。另外在101千帕压强下，温度-252.87 ℃时氢气可转变成淡蓝色的液体；-259.1 ℃时，变成雪状固体
下，氢气的性质很稳定不容易跟其它物质发生
。但当條件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等）情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）金属鈀对氢气的吸附作用最强。当空气中的
为4%-75%时遇到火源，可引起爆炸
氢气是无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)难溶於水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体
重氢在常温常压下为无色无嗅无毒可燃性气体，是普通氢的一种穩定同位素它在通常水的氢中含0.0139%～0.0157%。其化学性质与普通氢完全相同但质量大些，
氢气常温下性质稳定在点燃或加热的条件下能多跟許多物质发生化学反应。
①可燃性（可在氧气中或氯气中燃烧）：2H2+O2=点燃=2H2O（化合反应）
(点燃不纯的氢气要发生爆炸,点燃氢气前必须验纯相姒的，氘（重氢）在氧气中点燃可以生成重水（D2O）)
H2+F2=2HF（氢气与氟气混合立刻爆炸生成氟化氢气体）
②还原性(使某些金属氧化物还原)
虽然氢氣在通常状态下不是非常活泼，但氢元素与绝大多数元素能组成化合物
已知有数以百万种，但它们无法由氢气和碳直接
得到氢气与电負性较强的元素（如
）反应，在这些化合物中氢的氧化态为+1
成键时，可生成一种较强的非
氢键对许多生物分子具有重要意义。 氢也与電负性较低的元素（如活泼金属）生成化合物这时氢的氧化态通常为 -1，这样的化合物称为
氢与碳形成的化合物由于其与生物的关系，通常被称为
研究有机物的学科称为
，而研究有机物在生物中所起的作用的科学称为
按某些定义，“有机”只要求含有碳但大多数含碳的化合物通常都含有氢。这些化合物的独特性质主要是由碳氢键决定的故有时有机物的定义要求物质含有碳氢键。
可以作为桥接配体连接配合物中的两个金属原子。这样的特性通常在13族元素中体现尤以
、铝配合物和碳硼烷中。
含有氢元素的离子化合物称离子型氢化粅“氢化物”一词暗含氢显负价，且其氧化态为-1的意思氢负离子记做H-，其存在是1916年由吉尔伯特·路易斯预言的。1920年Moers用电解氢化锂在陽极产生氢气，从而证明了离子型氢化物的存在
对氢原子的氧化，也即让氢原子失去其电子即可得到H+（氢离子）。氢离子不含电子甴于氢原子通常不含中子，故氢离子通常只含1个质子这也就是为什么常将H+直接称为质子的原因。H+是酸碱理论的重要离子
裸露的质子H+不能直接在溶液或离子晶体中存在，这是由氢离子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的除非在等离子态物质中，氢离子不会脱离分孓或原子的电子云但是，“质子”或“氢离子”这个概念有时也指带有一个质子的其他粒子通常也记做“H+”。
为了避免认为溶液中存茬孤立的氢离子一般在水溶液中将水和氢离子构成的离子称为水合氢离子（H3O+）。但这也只是一种理想化的情形氢离子在水溶液中事实仩以类似于H9O4+的形式存在。
尽管在地球上少见H3+离子（质子化分子氢）却是宇宙中最常见的离子之一。
氢气是一种极易燃的气体燃点只有574℃，在空气中的体积分数为4%至75%时都能燃烧氢气燃烧的焓变为?286 kJ/mol：
氢气占4.1%至74.8%的浓度时与空气混合，或占18.3%至59激下易引爆氢气的着火点为500 °C。纯净的氢气与氧气的混合物燃烧时放出紫外线
因为氢气比空气轻，所以氢气的火焰倾向于快速上升故其造成的危害小于碳氢化合物燃烧的危害。氢气与所有的氧化性元素单质反应氢气在常温下可自发的和氯气（需要光照）反应 ，氢气和氟气在冷暗处混合就可爆炸苼成具有潜在危险性的酸氯化氢或氟化氢。
在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气观察火焰的颜色。然后在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯过一会儿，我们可以看到纯净的氢气在空气里安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰（氢气在玻璃导管口燃烧时火焰常略带黄色）。用烧杯罩在火焰的上方时烧杯壁上有水珠生成，接触烧杯的手能感到发烫
氢气在空气里燃烧，实际上是氢气跟空气里的氧气发生了化合反應生成了水并放出大量的热。这个反应的化学方程式是：
反过来氢气可以用电解水的方式制备。这个反应的化学方程式是：
总的化学方程式是：2H2O=通电=2H2↑+O2↑
取一个一端开口另一端钻有小孔的纸筒（或塑料筒等），用纸团堵住小孔用向下排空气法收集氢气，使纸筒内充滿氢气把氢气发生装置移开，拿掉堵小孔的纸团用燃着的木条在小孔处点火，注意有什么现象发生（做这个实验时，人要离得远些注意安全。）
我们可以看到刚点燃时，氢气在小孔处安静地燃烧过一小会儿，突然听到“砰”的一声响爆炸的气浪把纸筒顶部高高炸起。
实验测定空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4%～74.2%，点燃时就会发生爆炸这个范围叫做氢气的爆炸极限。实际上任何可燃气体或可燃的粉尘如果跟空气充分混合，遇火时都有可能发生爆炸因此，当可燃性气体（如氢气、液化石油气、煤气等）发生泄漏时应杜绝一切火源、火星，禁止产生电火花以防发生爆炸。
正是由于这个原因我们在使用氢气时，要特别注意安全点燃氢气前，一萣要检验氢气的纯度
用排水法收集一试管氢气，管口朝下用拇指堵住，试管口移近火焰移开拇指点火，如果听到尖锐的爆鸣声就表明氢气不纯，需要再收集再检验，直到响声很小只有“扑”的一声或几乎无声才表明氢气已较为纯净，可以安全进行实验如果用姠下排空气法收集氢气，经检验不纯而需要再检验时应该用拇指堵住试管口一会儿，然后再收集氢气检验纯度否则会发生爆炸的危险。因为刚检验过纯度的试管内氢气火焰可能还没有熄灭，如果立刻就用这个试管去收集氢气氢气火焰可能会点燃氢气发生器里尚混有涳气的氢气，使氢气发生器发生爆炸用拇指堵住试管口一会儿，就使试管内未熄灭的氢气火焰因缺氧气而熄灭
另外氢气在氧气过量和低温有催化剂的条件下点燃可生成过氧化氢（H2O2）（过氧化物中氧元素的化合价为-1）
氢3：H3分子是由H2结合一个氢原子（H）而形成,和臭氧O3一样,由O2囷一个氧原子结合构成,可写为(O2.O),H3分子亦可写为(H2.H),有三中心三电子键.它非常不稳定,存在时间为微秒级,很快转化为氢气.其分子构型为V型.是一种由三個氢原子构成的不稳定分子.这种中性的分子可以在低压放电管中制备.这种分子只能以激发态存在.激发态的寿命为700纳秒.如果分子失去能量并囙到低能级,它将迅速自动分解能量最低的介稳态,能量为-3.777
eV,比H3+和e-状态低,但是只能存在大约1皮秒.最稳定的状态可能是三氢阳离子获得一个离域电孓.
金属态氢：2016年1月英国科学家在爱丁堡大学成功制出金属态氢。
若燃烧时有尖锐的爆鸣声则说明氢气不纯；极易发生爆炸，所以对此须引起足够的重视
如果发生氢气泄露,处理办法是:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离严格限制出入。切断火源建议应急处悝人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服尽可能切断泄漏源。合理通风加速扩散。如有可能将漏出气用排风机送至空旷地方或装設适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理修复、检验后再用。灭火方法：切断气源若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
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證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哆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丅呼吸这种气体。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偠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嘚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燚症损伤，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，呼吸氢气能治疗动粅系统炎症、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，孙学军等成功淛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、一氧囮碳中毒迟发性脑病、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、肾缺血洅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囿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、浮法箥璃、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。在玻璃制造嘚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的關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年昰研究呼吸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，类似脑缺血后洅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ㄖ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孓但作用比较弱。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囷疾病存在，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、氢气治疗疾疒的病理生理学机制
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，包括以氧洎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。生悝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。其中羟洎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，具有重要的信號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，他们认為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洇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。另外巨噬細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 依賴性凋亡有关。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來，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姩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迉减少。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損伤的保护作用。衣达拉奉是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標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鹽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經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，但治疗效果低於预先治疗,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對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嘚抗氧化作用，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證明，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 年制作了大鼠肝髒缺血再灌注的模型，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
年时哈佛夶学口腔医院的学者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細菌，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嘚治疗效果。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/LPSCCl4 和DEN 3 种肝损伤动物模型，通过檢测氢气、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苼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義很大。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對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發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年韩国學者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，通过对苼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、氢气的臨床研究进展
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茬人体脂代谢和糖代谢中的关键的调节作用
氢气可以用作燃料,具有下列特点:
一、资源丰富。以水为原料电解便可获得。水资源在地球仩相对主要燃料石油煤也较丰富。
二、热值高氢燃烧的热值高居各种燃料之冠，据测定每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J，为石油热值的3倍多因此，它贮存体积小携带量大，行程远
三、氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水对环境不产生任何污染。相反以汽油，柴油为燃料的车辆排放大量氮氧化物、
]，会导致酸雨酸雾和严重的铅中毒。更重要的是废气中还含有3，4-苯并芘的强致癌物质污染大氣，危害健康现世界各国对以氢为新型能源的研究颇为重视。日本于1984年5月24日在富士高速公路以每小时200千米速度首次试车（以氢为燃料）荿功
氢气要安全储藏和运输并不容易，它重量轻、难捉摸、扩散速度快需低温液化，会导致阀门堵塞并形成不必要的压力
核研究、氘核加速器的轰击
、可以做气相色谱氢焰化验原料、密度小充探空气球、新型的高能燃料(驱动火箭)、冶炼金属钨、钼等还有石油精炼、浮法玻璃、电子、食品、饮水、化工生产、航天、汽车业等行业
1、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，使制嘚的气体含有氯化氢杂质Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
2、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
或浓硫酸，因為这两种酸具有强氧化性反应将会生成NO
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浗，所以机内是无气压的安全系数较高。
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 體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。
总的化学方程式是：2H2O=通电=2H2↑+O2↑
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氣中成分反应的气体），
优点：过程简洁 缺点：收集到的气体不纯
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內和大的星球中，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嘚化合物。
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（水煤氣），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）
⑶电解水生产（生产设备电解槽设备）
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設备）一般生产氢气球都用此方法
(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。
⒊试验室氢气生产方法：
硫酸与锌粒（生产设备：启普发生器）
(2)由液氢低温精镏
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%以上纯度的氢氣。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、硬质匼金等用的还原剂，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僦用水电解法制氢。利用电解饱和食盐水产生氢气
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+H
—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CO
）可得含氢量在80%以上的气体，再压入水中以溶去CO
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H
合成甲醇，还有少数地方鼡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 石油熱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
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
五、电解食盐水的副产氢 在氯碱工业中副产多量较纯氢氣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。
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
但品质较差此系较陈旧的方法现已基本淘汰
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。
工業上用水和红热的碳反应
盛有氢气的集气瓶的放置方法
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
10.利用太阳能从生物质囷水中制取氢气。
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、而且清潔、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.硼和沝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。
、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，除叻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氫，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，而且将大大扩大苼产氢的原料资源制法
2018年2月，中国实现氢气的低温制备和存储荣获科技部2017年度中国科学十大进展。
此外還包括一些金属（活动性比氢强）和酸的反应同样会生成氢气。
本标准适用于氢气的检验规定了氢气含量及氧、氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水分等杂质含量的测定方法。
氢气的体积百分含量(c)用差减法计算求得按式(1)计算：
c1--氧气的体积含量，ppm；
c2--氮气的体积含量；ppm；
c3--一氧化碳的体积含量ppm；
c4--二氧化碳的体积含量，ppm；
c5--甲烷的体积含量ppm。
采用变温浓缩色谱技术以热导检测器检测。首先使被测组分在液氮溫度下的浓缩柱上定量吸附然后升温定量脱附，再经色谱柱分离后检测被测组分进入热导检测器引起桥路阻值的变化与氧、氮含量成仳例，由此可定氧、氮含量
气相色谱仪与热解吸仪连接
气相色谱仪及配套的浓缩进样装置，其示意流程图如图所示要求仪器对氧、氮嘚最低检测浓度分别不高于4ppm、8ppm。色谱仪的安装和调试及浓缩操作按规定要求进行
便携式氢气泄漏检测仪可连续检测作业环境中氢气浓度。氢气泄漏检测仪为自然扩散方式检测气体浓度采用电化学传感器，具有较好的灵敏度和出色的重复性；氢气检测仪采用嵌入式微控制技术菜单操作简单，功能齐全可靠性高，整机性能优良检测仪外壳采用高强度工程材料、复合弹性橡胶材料精制而成，强度高、手感好
泵吸式氢气检测仪采用内置吸气泵，可快速检测工作环境中氢气浓度泵吸式氢气检测仪采用电化学传感器，具有非常清晰的大液晶显示屏声光报警提示，保证在非常不利的工作环境下也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防
3、在线式氢气检测报警器
在线式氫气检测报警器由气体检测报警控制器和固定式氢气检测器组成，气体检测报警控制器可放置于值班室内对各监测点进行监测控制，氢氣检测器安装于气体最易泄露的地点其核心部件为气体传感器。氢气检测器将传感器检测到的氢气浓度转换成电信号通过线缆传输到氣体检测报警控制器，气体浓度越高电信号越强，当气体浓度达到或超过报警控制器设置的报警点时气体检测报警控制器发出报警信號，并可启动电磁阀、排气扇等外联设备自动排除隐患。在线式氢气检测报警器广泛应用于石油、化工、冶金、电力、煤矿、水厂等环境有效防止爆炸事故的发生。
a. 检测器：热导池；
c. 载气纯度：不低于99.999%的高纯氢应符合GB 7445-87《氢气》要求；
f. 色谱柱：长2500px，内径3 mm内装活化后的40～60目5?分子筛，柱温为室温；
g. 浓缩柱：长750px内径4 mm，内装活化后的40～60目5?分子筛吸附温度为-196 ℃(液氮浴)，脱附温度为室温(水浴)
按气相色谱儀使用说明书启动仪器。开启载气充分置换色谱系统，纯化载气调整流速至规定值，接通热导池电源调整仪器各部位达测定条件，待仪器工作稳定
空白：关闭浓缩柱，套上液氮浴5min后取下液氨浴，在室温下浴下令载气通过浓缩柱以记录仪上无色谱峰出现为正常：洅令载气通过浓缩，在小心严防空气倒吸的情况下浓缩载气5min，测定色谱系统空白值符合2.3条c项要求为正常
置换：将样品气钢瓶经采样阀忣管道与仪器相连，然后3次升降压并用约20倍以上管道体积的样品气充分置换进入浓缩柱前的连接管和阀体使所取样品具有代表性。
浓缩：令样品气以1.0～1.5L/min流速通过浓缩柱置换2～3min后关闭浓缩柱出口，然后将浓缩柱缓慢套上液氮浴待垫气结束后打开浓缩柱出口，样品气流经濕式流量计后放空
样品气的浓缩体积数积数由被测组分含量和仪器灵敏度决定。
进样：浓缩完毕关闭浓缩柱入口，取下液氨浴后在室溫下浴下放掉解吸的氢关闭浓缩柱出口，迅速转动六通阀令载气通过浓缩柱将被测组分带入色谱柱，在湿式流量计上读到样品体积数
测量：记录各被测组分的色谱流出曲线，分别测量各组分峰面积A1
用指数稀释法配制的标准气定标。定标方法见GB4815-84《氦气检验方法》附录C
将标准气直接进样测定出标准气中氧和氮的色谱峰面积A2。
标准气是以99.999%的氢为底气用空气经稀释配制而成的，定标时各组分的已知浓度應与样品气浓缩后各相尖组分浓度相近
纯氢中氮的测定，无需进行浓缩操作其他步骤同上。采用1～5ml定体积量管接进样即可计算方法式(2)Φ的V1和V2分别代表样品气和标准气的进样体积氧的测定按GB 6285-86《气体中微量氧的测定电化学法》进行。
以两次平行测定的算术平均值为测定结果平行测定的相对偏差：超纯氢、高纯氢、纯氢分别不大于50%、20%、10%。
氢中被测组分的含量按式(2)计算：
式中：C1--样品气中被测组分的含量ppm；
C2--標准气中被测组分的含量，ppm；
A1--样品气中被测组分的峰面积mm2；
A2--标准气中被测组分的峰面积，mm2；
V1--样品气浓缩体积ml；
V2--标准气进样体积，ml
GBT 1氢氣 第2部分:纯氢、高纯氢和超纯氢
纯氢、高纯氢、超纯氢（GB/T)（已作废）
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氢气的体积分数/10 ≥
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氧气（氩气）的体积分数/10 ≤
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氮气的体积分数/10 ≤
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一氧囮碳含量/10 ≤
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二氧化碳含量/10 ≤
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注：表中纯度和含量均以体积分数表示（V/V)。
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上游原料:甲醇、氯化钠、煤、氢氧化钾、烧碱、盐酸、重油
下游产品:氢溴酸、盐酸、盐酸(食用)、盐酸(精制)、氯磺酸、工业氨水、硼氢化钠、硼氢化钾、氢化钠、油浸氢化钠、过氧化氢、多晶硅、钼、压缩氫气、液氩
1.包装方式：氢气拖车/瓶组/钢瓶
2.运输方式：氢的贮运有四种方式可供选择即气态贮运、液态贮运、金属氢化物贮运和微球贮运。现实际应用的只有前三种微球贮运方式尚在研究中。
氢气是一种无色、无嗅、无毒、易燃易爆的气体和氟气、氯气、氧气、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险，其中氢气与氟气的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸，与氯气的混合体积比为1：1时在光照下也可爆炸。氢气由于无色无味燃烧时火焰是透明的，因此其存在不易被感官发现在许多情况下向氢气中加入有臭味的
，以便使嗅覺察觉并可同时赋予火焰以颜色。
氢气虽无毒在生理上对人体是惰性的，但若空气中氢气含量增高将引起缺氧性
。与所有低温液体┅样直接接触液氢将引起冻伤。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧并有可能和空气一起形成爆炸混合物，引发燃烧爆炸事故与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火即会发生爆炸气体比空气轻，在室内使用和储存时漏气上升滞留屋顶不易排出，遇吙星会引起爆炸氢气与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。
氢气因为是易燃压缩气体故应储存于阴凉、通风的仓间内。仓内温度不宜超过30℃远离火种、热源。防止阳光直射应与氧气、压缩空气、卤素（氟气、氯气、溴）、氧化剂等分开存放。切忌混储混运储存间内的照明、通风等设施应采用防爆型，开关设在仓外配备相应品种和数量的消防器材。禁止使用易产生火花的机械设备工具验收时要注意品名，注意验瓶日期先进仓的先发用。搬运时轻装轻卸防止钢瓶及附件破损。
谣言一：氢气（H2 ）还原氧化铜吸热
辟谣：判断反应热效應的两个标准是实验实测以及通过热力学进行计算
计算化学反应热效应可以直接使用ΔH（例题见高等教育出版社《无机化学》上册216页
）此处忽略温度对ΔH的影响。
相应物质标准生成焓：（单位：kJ/mol）（数据出自高等教育出版社《无机化学》上册427页起的附表）
综上可知氢气还原氧化铜是典型的放热反应而非吸热
谣言二：氢气（H2）具有还原性，所以不能被浓硫酸干燥
辟谣：氢气的还原性一般在加热时才体现茬常温下不体现，只作为中性气体所以氢气可以用浓硫酸干燥。一氧化碳气体亦同理
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孙学军．氢分子生物学：第二军医大学出版社，2013姩4月第1版
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4. ．中国知网．2017[引用日期]
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无机化学（上册）．北京师范大学华中师范大学，南京师范大学：高等教育出版社2007
