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氢气,让人着迷

自然界有一种元素，最为简单，无处不在，占据宇宙物质组成的

90%左右，这种元素就是氢。在我们对氧气、二氧化碳、氮气甚至稀

有气体有更多关注的时候，氢气也逐渐走进了我们的视野。我们惊喜

的发现氢气竟是如此让人着迷。

潜水中崭露头角

承受着海水的巨大压力，感受绝对安静的无声世界，潜入海中，

和鱼虾做一次亲密接触。虽然美妙迷人的海底世界能让我们暂时忘记

一切，但费力的呼吸运动和寂静海洋中的呼吸声会给我们留下深刻的

印象。

潜入水下时，人们需要呼吸与周围环境压强相同的高压气体，因

此深度越大，所呼吸的气体压力越高。潜水时最常用、最方便的高压

气体是压缩空气。不过，人们很早就发现，达到60～100米水下时，

呼吸压缩空气会遇到一个无法克服的障碍。因为空气的主要成分是氮

气，而高压氮气会使人发生氮麻醉，这显然非常危险。

但是，似乎60米以下的海水世界对我们的吸引力更大，怎么办呢？

人们想到了一个最简单的方法，就是换用麻醉作用小的其他气体替代

氮，其中最常用的是氦气和氢气。目前，国际上潜水深度最高纪录

701米就是采用呼吸氢气、氦气和氧气的混合气的方法实现的。随着

潜水医学的兴起，氢气也逐渐受到人们的青睐。

医学上大显身手

使用氢气作为呼吸气体的重要前提是，人们认为氢气与氦气一样，

属于生理学惰性气体，就是说这种气体被人体呼吸后，不与体内任何

物质发生反应。常识告诉我们，氢气本身具有还原性，研究发现，其

实氢气在生物体内具有抗氧化作用。为什么它会有如此功效呢？

自由基是维持正常生命所必需的物质，同时也是生物大分子、细

胞的危险杀手。人体内的自由基不断产生，也不断被清除，使之维持

在一个正常生理水平上。自由基过多或过少对机体均是有害的。当人

体发生缺血或炎症时，体内会产生大量的各类活性氧，能直接导致细

胞氧化损伤。寻找可选择性中和羟自由基和过氧亚硝基阴离子的物质，

是治疗各类氧化损伤的有效方法。2007年7月，日本医科大学太田成

男教授发现动物呼吸2%的氢气，就能有效清除自由基，显著改善脑缺

血再灌注损伤，基础原理就是氢气在体内的选择性抗氧化作用。该研

究迅速引起广泛关注，并掀起研究氢气治疗疾病的热潮。日本医科大

学甚至专门建立了氢分子医学研究中心。

同时，科学家开始尝试将氢气用于器官移植方面，他们证明，人

体呼吸2%的氢气，可治疗小肠移植引起的炎症损伤，对小肠缺血和心

脏移植后损伤同样具有改善作用，可治疗肾缺血再灌注损伤。作为一

种选择性抗氧化物质，氢气对很多疾病具有治疗作用，具有十分广泛

的应用前景，也彻底推翻了氢气属于生理性惰性气体的传统观点，并

开启了一个新的研究方向：氢分子医学。

氢气具有选择性抗氧化作用的发现，是具有里程碑意义的，不仅

会引起人们对基础和临床医学领域的很大兴趣，而且可能对人类疾病

的防治产生深远影响。

理想的新能源

氢能以其清洁、安全、高效的特点，受到了越来越多的关注。许

多科学家认为，氢能在21世纪有可能成为世界新能源舞台上一颗举足

轻重的“希望之星”。氢能是一种高效清洁的二次能源，具有许多独

特的优点：首先，氢能来源广泛，可以从化石能、核能、可再生能源

中制取，有利于摆脱对石油的依赖；其次，氢能作为燃料，可以在传

统的燃烧设备中进行能量转化，易与现有能源系统兼容；第三，氢能

通过燃料电池技术转化能量，比利用热机转化效率更高，而且不会污

染环境；第四，氢能能够储存，可以与电力并重而且互补。鉴于氢能

的广阔应用前景，世界各国的科学家们都在着力开发氢能源。尽管如

此，目前的氢能产品仍然十分昂贵。要解决这个问题，还需要开辟大

量制氢的稳固途径和氢气存储技术。

目前美国、欧盟、日本、印度已经开始着手利用氢能源。2004年，

美国就建立了第一座氢气站。此外，欧盟也在开发生物制氢技术上取

得了关键突破，而日本也有近百辆氢氧燃料电池车取得牌照上路。相

信不久的将来，氢能将成为名副其实的“理想能源”。

氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出

的能量，直接将其变换为电能。它一般以氢气、甲醇、硼氢化物、煤

气或天然气等为燃料，作为负极，用空气中的氧气作为正极。这类电

池和一般电池的主要区别在于，一般电池的活性物质是预先放入的，

因而电池容量取决于储存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质

（燃料和氧化剂）