化学在汽车安全中的应用:如汽车的安全气囊内有叠氮化钠(NaN3)或硝酸铵(NH4NO3)等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,这些物质会迅速发生分解反应,产生大量气体,充满气囊。[叠氮化钠分解产生氮气和固态钠;硝酸铵分解产生大量的一氧化二氮(N2O)气体和水蒸气] 新型安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置,以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害,特别在乘客未佩戴安全带的时候,可导致生命危险。具体形式有: 1.分级点爆装置,即气体发生器分两级点爆,第一级产生约40%的气体容积,远低于最大压力,对人头部移动产生缓冲作用,第二级点爆产生剩余气体,并且达到最大压力。总的来说,两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式,压力逐步增加。 2.分级释放压力方式,囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔,分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片Tether。这种方式,一开始压力达到设定极限,然后瞬时释放压力,以避免过大伤害。化学电池是目前新能源汽车中应用最为广泛的电池种类,其中包含了三元锂电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池、固态电池和氢燃料电池等等。此前,我们已经为大家介绍了前四种电池,今天我们来聊一聊氢燃料电池。
氢燃料电池主要由阳极、阴极、电解质和隔膜四部分组成,结构与一般的电池基本相同,不同的是后者的活性物质贮存在电池内部,导致电池的最大容量受限。而燃料电池的阳极和阴极本身并不包含活性物质,只作为催化元件使用,所以原则上只要氢气和氧气不断输入,氢燃料电池就能持续发电。
原理方面,氢气和氧气分别从外部输入氢燃料电池的阳极和阴极,阳极的氢气经过催化剂作用,生成氢离子和电子,失去电子的氢离子穿过隔膜最终到达阴极,其化学方程式为H2="2H++2e-,氢离子到达阴极后,与阴极的氧气和电子重新结合为水,其化学方程式为2H++1/2O2+2e-=H2O,整个过程的总反应为H2+1/2O2=H2O。
氢燃料电池在整个反应过程中的副产品只有热量和水,不会对环境产生不利影响,是一种非常理想的清洁能源。并且搭载氢燃料电池的车型只需五分钟左右即可将氢气加满,相比于单次充满电需要数十分钟到数小时的纯电动汽车,前者可以为消费者节约大量的时间成本。
由于氢气属于易燃气体,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热或明火会发生剧烈的化学反应,所以在运输过程中存在一定风险。此外,氢气的体积较大,车载储氢系统一般都会采用高压储氢罐来保存氢气,其制造成本较高。