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“氢脆”有多可怕?让美国二战船队沉没百艘,邮轮直接裂成两半!

作者:云舟史策

编辑/BAIHUAHUA

“氢脆”有多可怕?让美国二战船队沉没百艘,邮轮直接裂成两半!

1943年冬夜的一声巨响,吓得美国俄勒冈州的居民魂飞魄散。

当时正值第二次世界大战期间,许多人以为是炸弹来了。

然而最为恐慌的是造船厂的工人,他们瞪大双眼不敢相信眼前的场景,辛苦建成的第一艘自由轮竟然裂成两半了!

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这个场景震惊了在场的每一位工人,他们怎么也无法想象,是什么可怕的力量能将一艘油轮如此轻松地掰成两半。

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他们怎么也找不到断裂原因。一筹莫展之际,有人提出了外星人的假设,认为是外星神秘力量将船一分为二。

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媒体甚至还仔细调查了那天有没有人目击到超自然现象,但是当天并没有任何关于飞碟的目击报告。这么不靠谱的说法也相信,真是病急乱投医啊。

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即使没有找出断裂原因。他们还是硬着头皮继续造自由轮,结果两个月后,另一艘自由轮还没走出国门,刚走到纽约就裂开了。

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一艘自由轮的造价是200万美金。有18家造船厂,和无数的富豪和商业巨头,都指望靠自由轮大赚一笔的。现在船裂开了,怎么办呢?

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要知道美国是个靠发战争财起家的国家。往全世界的战场运送士兵和物资,这可是一桩大生意。不光是这些资本家,就是美国政府也不舍得放弃。

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那个时候的美国已经为了钱陷入疯狂,5天就造一艘邮轮,18家工厂同时开工,船裂了就用钢板钉上,干的热火朝天。

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所以在明知技术不过关的情况下,美国足足建造了2710艘自由轮,最后有近1500都出现了裂缝。一个月就能沉一百多艘。

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在疯狂的打补丁之后,一个月也得沉20艘,如此昂贵的邮轮竟然成了一次性筷子,用完就扔。

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如今这两千多艘船,只完整保留下来四艘,千分之二的存活率,比美国士兵牺牲的还多。这张图是幸存者之一,约翰布朗号。

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战争结束后,美国海军研究实验室的物理学家研究发现,原来问题正是出在了焊接的过程上。

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那时的电焊技术在焊接过程中,把一种危险的元素注入了船体中,那就是氢元素。

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氢脆这么猛?

氢元素在氢脆现象其实早有发现。早在1874年,英国皇家学会的科学家就发现铁丝在酸性溶液中浸泡一段时间后,会变得异常脆弱,轻轻一折就能折断。

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他推测这可能是铁和酸产生的化学反应,生成的氢侵入到了铁内部,使得铁变脆。这种现象就叫做氢脆。

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氢脆,一个听起来非常陌生的词,却在无形中成为了金属杀手。这种看似微不足道的元素,却能导致金属材料在受到外部应力或负荷时变得脆弱易断,甚至在内部形成细小的裂纹。

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氢脆现象并非个例,它曾在多个领域造成过严重后果。

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2019年挪威的一个加氢站,一个高压储氢瓶装配顺序出了错,导致氢气泄露,直接引发爆炸和火灾。

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这些事故都充分暴露了氢脆现象的危害性。因此,我们必须要引起高度的重视,采取有效的措施来预防和控制氢脆现象的产生,以确保我们生命财产安全。

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人类如何征服危险的氢

氢的存储和运输技术发展相对滞后,这一问题一直以来都是推广氢能的重要瓶颈之一。但是人类的智慧终究会把他们驯服。

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在存储方式上,高压气态储氢是目前较为常用的方式。该方式通过将氢气压缩到高压状态,然后封闭在特殊处理的钢瓶或气瓶中进行储存。

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由于氢的极高扩散速度,会对储氢容器和金属材料产生腐蚀和脆化的影响,因此储氢罐需要使用特殊处理过的金属,并具备较高的厚度以确保安全性。

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近年来,为提高储氢的安全性,研发人员还在探索使用新型材料制成的储氢罐,以应对这一挑战。

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氢的运输也面临着一些技术上的挑战。目前常见的运输方式包括管道输送、储运车辆运输以及液体氢气船和氢气罐车运输。

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管道输送被认为是最经济有效的方式,其可以长距离输送氢气。但是,管道输送需要大量的前期投资,并在环保和社会接受度方面可能受到限制。

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储运车辆适合于短距离运输,但对密封性的要求很高,以避免氢气泄漏。其对保温性能的要求也非常高,需要采取一系列的保温措施。

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至于燃氢发电技术,当前的燃气发电机还不能以纯氢为燃料,而是使用掺氢的天然气。然而,随着对氢能的研究和技术的不断进步,燃氢发电的前景仍然非常广阔。

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最新的燃气发电机技术可以燃烧含氢量达50%的天然气混合气,这在某种程度上减少了对纯氢的依赖。

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在未来的发展中,如何克服氢的存储和运输问题,确保安全可靠的供应,将是氢能产业发展的关键。

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既然氢如此危险,那中国冬奥会上的氢能源汽车是什么水平?有多高级?

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绿了,但没完全绿的氢能源

在中国这样一个煤炭资源丰富、依赖煤化工副产物制氢的国家,氢能源产业的发展却面临诸多挑战。

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尽管中国已经成为世界第一大产氢国,但绝大部分的氢气仍来自于化工副产物,即所谓的“灰氢”。为了制造灰氢也会有不少的碳排放,就谈不上环保了。

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与之相比,“绿氢”是通过可再生能源、电解水等方法制取,实现全程零碳排、零污染,但目前在中国市场占比尚不足1%。

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在成本方面,绿氢的生产成本远高于灰氢,主要原因在于电力消耗量和架设电解槽费用。目前,电解水制氢的平均成本是38元/kg。

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而使用工业副产物制氢,平均成本仅为8-14元/kg。若要绿氢在市场上具有竞争性,工业电价需从当前的0.6kW·h降至0.3kW·h以下。

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面对这一困境,一些中国企业已经开始投入巨资研发和生产绿氢。大部分中下游企业仍在生产灰氢,如何将这些企业引向绿氢产业发展,将是未来一段时间内的重要任务。

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只有在氢气完全来自零碳排放的电力的前提下,氢燃料电池汽车才能实现真正意义上的环保。

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在当前以火力发电为主的环境下,氢动力汽车可能会带来更多的碳排放,从而成为一种污染的转移而非真正的解决方案。

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中国的氢能源产业正处于一个重要的转折点,一方面需要解决灰氢带来的环保问题,另一方面也需要降低绿氢的生产成本。

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这需要政府、企业和社会各界共同努力,推动技术研发、政策支持、市场培育等多方面的创新与合作,以实现氢能源产业的绿色转型和高质量发展。