37.2022年2月4日,北京冬奧會在國家體育場“鳥巢”盛大開幕,火炬“飛揚(yáng)”的小火苗成為本屆冬奧會的主火炬,火炬采用的是碳纖維材質(zhì),燃燒的是氫能源,在奧運(yùn)史上首次實(shí)現(xiàn)了零排放,向世界展示了中國綠色低碳的發(fā)展理念。賽事期間大量使用氫燃料電池車,以減少污染排放,體現(xiàn)了奧林匹克精神與“綠色”、“環(huán)?!钡倪M(jìn)一步結(jié)合。
(1)高壓火炬體積非常小,燃料氫氣采用“高壓儲氫”的方式儲放在很小的氣瓶內(nèi),則高壓儲氫過程中發(fā)生的物態(tài)變化是
。
(2)碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,密度不到鋼的四分之一,強(qiáng)度卻是鋼的七至九倍,被譽(yù)為材料中的“黑黃金”。碳纖維每平方毫米可以承受3530牛的拉力,所以火炬“飛揚(yáng)”碳纖維“外衣”能承受的壓強(qiáng)為
帕。
(3)火炬“飛揚(yáng)”披上碳纖維“外衣”不懼800度以上氫氣燃燒的高溫,氫氣的熱值為1.4×10
8焦/千克,假設(shè)火炬中5克氫氣完全燃燒,則放出的熱量為
。
(4)氫燃料電池在使用過程中能量的轉(zhuǎn)化為
。
(5)通過使用可再生能源(例如太陽能、風(fēng)能等)制造的氫氣被稱為“綠氫”,通過可再生能源發(fā)電進(jìn)行電解水制氫氣,在生產(chǎn)綠氫的過程中,完全沒有碳排放。火炬研發(fā)團(tuán)隊(duì)用相當(dāng)于420個大氣壓的高壓將12克氫氣壓縮進(jìn)氫氣瓶,隨后將氫氣瓶放入“飛揚(yáng)”火炬中。計(jì)算需要電解
克水才能制取12克氫氣。