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氫
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
元素周期表中第一位化學(xué)元素
基本信息
| 中文名 | 氫 |
| 警示術(shù)語 | F+：很易燃物質(zhì) |
| 別名 | 拉丁文名：Hydrogenium |
| 分子量 | 1.00794 |
| 符號(hào) | H |
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歷史發(fā)展
早在十六世紀(jì)，瑞士的一名醫(yī)生就發(fā)現(xiàn)了氫氣。他說：“把鐵屑投到硫酸里，就會(huì)產(chǎn)生氣泡，像旋風(fēng)一樣騰空而起?！彼€發(fā)現(xiàn)這種氣體可以燃燒。然而他是一位著名的醫(yī)生，病人很多，沒有時(shí)間去做進(jìn)一步的研究。
十七世紀(jì)時(shí)又有一位醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了氫氣。但那時(shí)人們認(rèn)為不管什么氣體都不能單獨(dú)存在，既不能收集，也不能進(jìn)行測量。這位醫(yī)生認(rèn)為氫氣與空氣沒有什么不同，很快就放棄了研究。
卡文迪什非常喜歡化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有一次實(shí)驗(yàn)中，他不小心把一個(gè)鐵片掉進(jìn)了鹽酸中，他正在為自己的粗心而懊惱時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)鹽酸溶液中有氣泡產(chǎn)生，這個(gè)情景一下子吸引了他。他又做了幾次實(shí)驗(yàn)，把一定量的鋅和鐵投到充足的鹽酸和稀硫酸中（每次用的硫酸和鹽酸的質(zhì)量是不同的），發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的氣體量是固定不變的。這說明這種新的氣體的產(chǎn)生與所用酸的種類沒有關(guān)系，與酸的濃度也沒有關(guān)系。
氫氣
隨后不久他測出了這種氣體的比重，接著又發(fā)現(xiàn)這種氣體燃燒后的產(chǎn)物是水，無疑這種氣體就是氫氣了。卡文迪什的研究已經(jīng)比較細(xì)致，他只需對(duì)外界宣布他發(fā)現(xiàn)了一種氫元素并給它起一個(gè)名稱就行了。但卡文迪什受了“燃素說”的影響，堅(jiān)持認(rèn)為水是一種元素，不承認(rèn)自己無意中發(fā)現(xiàn)了一種新元素。
后來拉瓦錫聽說了這件事，他重復(fù)了卡文迪什的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為水不是一種元素而是氫和氧的化合物。在1787年，他正式提出“氫”是一種元素，因?yàn)?/span>氫燃燒后的產(chǎn)物是水，便用拉丁文把它命名為“水的生成者”。
2016年1月，英國愛丁堡大學(xué)科學(xué)家利用鉆石對(duì)頂砧制造出某種極端高壓狀態(tài)，從而生成“第五狀態(tài)氫”，即氫的固體金屬狀態(tài)。這種狀態(tài)的氫通常存在于大型行星或太陽內(nèi)核之中，分子分離成單原子，電子的行為特征像金屬電子一樣。
含量分布
氫的原子光譜
物化屬性
元素簡介
氫是原子序數(shù)為1的化學(xué)元素，化學(xué)符號(hào)為H (Hydrogenium)，在元素周期表中位于第一位。其原子質(zhì)量為1.00794u，是最輕的元素，也是宇宙中含量最多的元素，大約占據(jù)宇宙質(zhì)量的75%。主星序上恒星的主要成分都是等離子態(tài)的氫。而在地球上，自然條件形成的游離態(tài)的氫單質(zhì)相對(duì)罕見。
氫最常見的同位素是氕（piē），含1個(gè)質(zhì)子，不含中子。在離子化合物中，氫原子可以得一個(gè)電子成為氫陰離子（以 H 表示）構(gòu)成氫化物，也可以失去一個(gè)電子成為氫陽離子（以 H 表示，簡稱氫離子），但氫離子實(shí)際上以更為復(fù)雜的形式存在。氫與除稀有氣體外的幾乎所有元素都可形成化合物，存在于水和幾乎所有的有機(jī)物中。它在酸堿化學(xué)中尤為重要，酸堿反應(yīng)中常存在氫離子的交換。氫作為最簡單的原子，在原子物理中有特別的理論價(jià)值。對(duì)氫原子的能級(jí)、成鍵等的研究在量子力學(xué)的發(fā)展中起了關(guān)鍵作用。
氫氣（H）最早于16世紀(jì)初被人工合成，當(dāng)時(shí)用的方法是將金屬置于強(qiáng)酸中。1766～81年，亨利·卡文迪許發(fā)現(xiàn)氫氣是一種與以往所發(fā)現(xiàn)氣體不同的另一種氣體，在燃燒時(shí)產(chǎn)生水，這一性質(zhì)也決定了拉丁語“hydrogenium”這個(gè)名字（“生成水的物質(zhì)”之意）。常溫常壓下，氫氣是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味的氣體。
氫原子則有極強(qiáng)的還原性。在高溫下氫非?；顫?。除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。
基本屬性
物質(zhì)狀態(tài) | 氣態(tài) |
元素在太陽中的含量 | 75% |
地殼中含量 | 1 .5% |
大氣含量 | 0 .0001 % |
1 .673×  | |
質(zhì)子相對(duì)質(zhì)量 | 1 .00794 |
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具體性質(zhì)
顏色 | 常溫下為無色氣體 |
熔點(diǎn) | 14 .025 K （-259 .125 ℃） |
沸點(diǎn) | 20 .268 K （-252 .882 ℃） |
13.8033 K （-259 ℃）7.042kPa | |
臨界點(diǎn) | 32.97 K (-240 ℃) 1.293MPa |
摩爾體積 | 22 .4L/mol |
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同位素
氫是唯一的其同位素有不同的名稱的元素。（歷史上每種元素的不同同位素都有不同的名稱，現(xiàn)已不再使用。）D 和 T 也可以用作氘（deuterium）和氚（tritium）的符號(hào)，但 P 已作為磷的符號(hào)，故不再作為氕（protium）的符號(hào)。按照IUPAC的指引，D 或 H 和 T 或 H 都可以使用，但推薦使用 H 和 H(同位素相對(duì)原子質(zhì)量不同），生活中通常使用氕。
氫的同位素氕的電子排布
氕（piē）（氫1，H）
氚（chuān）（氫3，超重氫，T）
以人工方法合成的同位素有：氫4、氫5、氫6、氫7
氕（氫-1）
氘（氫-2）
氘為氫的一種穩(wěn)定形態(tài)同位素，也被稱為重氫，元素符號(hào)一般為2H或D。它的原子核由一顆質(zhì)子和一顆中子組成。在大自然的含量約為一般氫的7000分之一。氫（H）的同位素，其相對(duì)原子質(zhì)量為普通輕氫的二倍，少量的存在于天然水中，用于核反應(yīng)，并在化學(xué)和生物學(xué)的研究工作中作示蹤原子（deuterium）——亦稱“重氫”,元素符號(hào)D。
氚，亦稱超重氫，是氫的同位素之一，元素符號(hào)為T或3H。它的原子核由一顆質(zhì)子和兩顆中子所組成，并帶有放射性，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為12.43年。自然界中存在極微，從核反應(yīng)制得。主要用于熱核反應(yīng)。
氫-4
氫-4是氫的同位素之一，它包含了質(zhì)子和三個(gè)中子。在實(shí)驗(yàn)室里，是用氘的原子核來轟炸氚的原子核，來合成一個(gè)氫4的原子核。在這過程中，氚的原子核會(huì)從氘的原子核上吸收一個(gè)中子。氫4的質(zhì)量為4.0279121U，半衰期為9.93696×10 秒。
氫-4.1
氫-4.1結(jié)構(gòu)上類似氦，它包含了2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子，但因其中一個(gè)電子是渺子，但由于渺子的軌道特殊，軌道非常接近原子核，而最內(nèi)側(cè)的電子軌道與渺子的軌道相較之下在很外側(cè)，因此，該渺子可視為原子核的一部份，所以整個(gè)原子可視為：原子核由1個(gè)渺子、2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成、外側(cè)只有一個(gè)電子，因此可以視為一種氫的同位素，也是一種奇異原子。一個(gè)渺子重約0.1U，故名氫- 4.1（4.1H）。氫-4.1原子可以與其他元素反應(yīng)，和行為更像一個(gè)氫原子不是像惰性的氦原子。
氫-5是氫的同位素之一，它的原子核包含了四個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子，在實(shí)驗(yàn)室里用一個(gè)氚的原子核來轟炸氚，這讓氚吸收兩個(gè)氚原子核的質(zhì)子而形成了氫5。氫5的半衰期非常短，只有8.01930×10 秒。
氫-6
氫-7
氫-7是不穩(wěn)定的氫同位素之一，它包含了一個(gè)質(zhì)子和六個(gè)中子，
圖表
符號(hào) | 質(zhì)子數(shù) | 原子質(zhì)量單位(u) | 半衰期 | 原子核自旋 | 豐度 | 豐度的變化率 | |
H | 1 | 0 | 1 .007,825,032,07(10) | 穩(wěn)定 [>2 .8×1023 年] | 1/2+ | 0 .999885(70) | 0 .999816～0 .999974 |
H | 1 | 1 | 2 .0141017778(4) | 穩(wěn)定 | 1+ | 0 .000115(70) | 0 .000026～0 .000184 |
H | 1 | 2 | 3.0160492777(25) | 12 .32(2) 年 | 1/2+ | ||
H | 1 | 3 | 4 .02781(11) | 2- | |||
H | 1 | 4 | 5 .03531(11) | >9 .1×10 s | (1/2+) |
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備注：畫上＃號(hào)的數(shù)據(jù)代表沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的證明，只是理論推測而已，而用括號(hào)括起來的代表數(shù)據(jù)不確定性。
氫氣生物學(xué)效應(yīng)
早在1975年就有人開展了氫氣治療腫瘤的研究，后來2001年才有法國學(xué)者將高壓氫用于治療肝臟寄生蟲感染的研究。早期的研究只能簡單地觀察氫氣被動(dòng)物呼吸后的反應(yīng)，顯然觀察結(jié)果證明氫氣對(duì)動(dòng)物沒有產(chǎn)生顯著的影響。關(guān)于氫氣的生物學(xué)效應(yīng)，最熱鬧地當(dāng)然屬于潛水醫(yī)學(xué)，因?yàn)闅錃庾鳛槿祟悵撍粑臍怏w被國際許多重要的潛水醫(yī)學(xué)研究單位深入研究，作為呼吸氣體的最重要前提是該氣體的安全性，就是不能對(duì)人體產(chǎn)生明顯的影響，包括在極端高壓下呼吸這種氣體。許多年的潛水醫(yī)學(xué)研究證明呼吸氫氣是非常安全的，但也同時(shí)給人們一種深刻印象，呼吸氫氣對(duì)人體是沒有明顯生物學(xué)效應(yīng)的。2007年日本學(xué)者報(bào)道，動(dòng)物呼吸2%的氫可有效清除強(qiáng)毒性自由基，顯著改善腦缺血再灌注損傷，采用化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞學(xué)手段證明，氫溶解在液體中可選擇性中和羥自由基和亞硝酸陰離子。而后兩者是氧化損傷的最重要介質(zhì)，體內(nèi)缺乏他們的清除機(jī)制，是多種疾病發(fā)生的重要基礎(chǔ)。隨后他們又用肝缺血和心肌缺血?jiǎng)游锬Ｐ停C明呼吸2%的氫可以治療肝和心肌缺血再灌注損傷。采用飲用飽和氫水可治療應(yīng)激引起的神經(jīng)損傷和基因缺陷氧化應(yīng)激動(dòng)物的慢性氧化損傷。美國匹茲堡大學(xué)器官移植中心學(xué)者Nakao等隨后證明，呼吸2%的氫可以治療小腸移植引起的炎癥損傷，飲用飽和氫水可治療心臟移植后心肌損傷、腎臟移植后慢性腎病。國內(nèi)第四軍醫(yī)大學(xué)謝克亮等的研究證明，呼吸氫氣能治療動(dòng)物系統(tǒng)炎癥、多器官功能衰竭和急性顱腦損傷。孫學(xué)軍等的研究也證明，呼吸2%的氫可以治療新生兒腦缺血缺氧損傷。隨后，孫學(xué)軍等成功制備了飽和氫注射液，并與國內(nèi)40多家實(shí)驗(yàn)室開展合作，先后發(fā)現(xiàn)該注射液對(duì)疼痛、關(guān)節(jié)炎、急性胰腺炎、老年性癡呆、慢性氧中毒、一氧化碳中毒遲發(fā)性腦病、肝硬化、脂肪肝、脊髓創(chuàng)傷、慢性低氧、腹膜炎、結(jié)腸炎、新生兒腦缺血缺氧損傷、心肌缺血再灌注損傷、腎缺血再灌注損傷和小腸缺血再灌注損傷等具有良好的治療作用。這些研究說明，氫是一種理想的自由基、特別是毒性自由基的良好清除劑，具有潛在的臨床應(yīng)用前景。
世界紀(jì)錄
制取方法
貯存方法
氫是一種能量密度很高的清潔可再生能源，但其特殊性質(zhì)導(dǎo)致難以常溫常壓儲(chǔ)存，泄漏后有爆炸危險(xiǎn)。若能突破儲(chǔ)存技術(shù)便可以廣泛用于各種動(dòng)力設(shè)備。中國利用特殊溶液大量吸收氫氣，一立方米可以吸收超過50公斤，平?？梢苑€(wěn)定儲(chǔ)存，加入催化劑便可釋放氫氣，儲(chǔ)氫材料可重復(fù)使用2000次。該技術(shù)國際領(lǐng)先，或引發(fā)氫能利用革命。
保存氫氣方法很多，但是高效的儲(chǔ)氫方法主要有：液化儲(chǔ)氫（成本太高，而且需要很高的能量維持其液化）；壓縮儲(chǔ)氫（重量密度和體積密度都很低）；金屬氫化物儲(chǔ)氫（體積存儲(chǔ)密度較高，但是重量密度低），還有一個(gè)是現(xiàn)在正在研究的碳納米管吸附儲(chǔ)氫（已經(jīng)證明在室溫和不到1bar(約一個(gè)大氣壓)的壓力下，單壁碳管可以吸附5%-10%,多壁碳納米管儲(chǔ)氫可達(dá)14%,但是這些報(bào)道都受到了質(zhì)疑，原因是目前尚未建立一個(gè)世界上公認(rèn)的檢測碳納米管儲(chǔ)氫的檢測標(biāo)準(zhǔn)）目前根據(jù)理論推算和反復(fù)驗(yàn)證，大家普遍認(rèn)為可逆儲(chǔ)/放氫量在5%（質(zhì)量密度百分比）左右，但是即使是只有5%也是迄今為止最好的儲(chǔ)氫材料。
氫的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是制約氫能發(fā)展的最主要技術(shù)瓶頸，目前其研究主要集中在高壓儲(chǔ)氧罐、輕金屬材料、復(fù)雜氫化物材料、有機(jī)液態(tài)材料等氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)。將氫氣經(jīng)特殊處理溶解在液態(tài)材料中，實(shí)現(xiàn)氫能的常態(tài)化、安全化應(yīng)用，甚至用普通礦泉水瓶也能裝運(yùn)，這一愿景正在逐漸接近現(xiàn)實(shí)。業(yè)界認(rèn)為該技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，并有可能引發(fā)氫能利用革命。
2014年9月9日，中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)可持續(xù)能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室階段的研究，正準(zhǔn)備進(jìn)行大規(guī)模中試和工程化試驗(yàn)。
團(tuán)隊(duì)利用不飽和芳香化合物催化加氫的方法，成功攻克了氫能在常溫常壓下難以貯存和釋放這一技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了氫能液態(tài)常溫常壓運(yùn)輸，而且克服了傳統(tǒng)高壓運(yùn)輸高成本、高風(fēng)險(xiǎn)的弊病，所儲(chǔ)氫在溫和條件下加催化劑釋放后即可使用。儲(chǔ)氫材料的技術(shù)性能指標(biāo)超過了美國能源部頒布的車用儲(chǔ)氫材料標(biāo)準(zhǔn)。
作用用途
氫[化學(xué)元素]
清潔能源，用于汽車等的燃料。為此，美國于2002年還提出了“國家氫動(dòng)力計(jì)劃”。但是由于技術(shù)還不成熟，還沒有進(jìn)行大批的工業(yè)化應(yīng)用。2003年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，使用氫燃料會(huì)使大氣層中的氫增加約4～8倍。認(rèn)為可能會(huì)讓同溫層的上端更冷、云層更多，還會(huì)加劇臭氧洞的擴(kuò)大。但是一些因素也可抵銷這種影響，如使用氯氟甲烷的減少、土壤的吸收、以及燃料電池的新技術(shù)的開發(fā)等。
在常溫下，氫比較不活潑，但可用合適的催化劑使之活化。在高溫下，氫是高度活潑的。除稀有氣體元素外，幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。非金屬元素的氫化物通常稱為某化氫，如鹵化氫、硫化氫等；金屬元素的氫化物稱為金屬氫化物，如氫化鋰、氫化鈣等。
氫是重要的工業(yè)原料，又是未來的能源，也是最清潔的燃料。
醫(yī)學(xué)用途
一、氫氣治療疾病的概況
2007年，Ohsawa的關(guān)于氫氣選擇性抗氧化和對(duì)大鼠腦缺血治療作用的報(bào)道是該領(lǐng)域具有開創(chuàng)意義的工作。雖然早在1975年和2001年就有關(guān)于氫氣抗氧化的報(bào)道，但2001年是研究呼吸800 kpa氫氣14天的效應(yīng)，而2007年報(bào)道是呼吸2kpa氫氣不足1小時(shí)的效應(yīng)，兩者分壓相差400倍，呼吸時(shí)間相差600倍，所以這絕對(duì)是完全不同性質(zhì)的工作。該研究將大鼠中動(dòng)脈臨時(shí)阻斷90分鐘（將一根縫合線插到大腦中動(dòng)脈起始段），然后再灌流，這是經(jīng)典的腦中風(fēng)動(dòng)物模型，類似腦缺血后再恢復(fù)血流的情況。在恢復(fù)血液供應(yīng)前5分鐘開始給動(dòng)物呼吸含氫氣1、2、4%的混合氣體35分鐘，結(jié)果發(fā)現(xiàn)動(dòng)物腦組織壞死體積非常顯著地減少。日本學(xué)者將這種作用歸因于氫氣可以選擇性中和羥基自由基（羥基自由基是生物體毒性最強(qiáng)的自由基），盡管氫氣也可以中和亞硝酸陰離子，但作用比較弱。該文章發(fā)表后，迅速引起國際上的廣泛關(guān)注，大批臨床和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)者迅速跟進(jìn)，到現(xiàn)在已經(jīng)有63個(gè)疾病類型被證明可以被氫氣有效治療。每年氫氣生物學(xué)文章數(shù)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，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。氫氣的分子效應(yīng)可在多種組織和疾病存在，例如大腦、脊髓、眼、耳、肺、心、肝、腎、胰腺、小腸、血管、肌肉、軟骨、代謝系統(tǒng)、圍產(chǎn)期疾病和炎癥等。在上述這些器官、組織和疾病狀態(tài)中，氫氣對(duì)器官缺血再灌注損傷和炎癥相關(guān)疾病的治療效果最顯著，有4篇文章涉及到惡性腫瘤。
二、氫氣治療疾病的病理生理學(xué)機(jī)制
目前關(guān)于氫氣治療疾病病理生理學(xué)機(jī)制主流觀點(diǎn)仍是氫氣的選擇性抗氧化，在選擇性抗氧化基礎(chǔ)上，人們相繼證明氫氣對(duì)各類疾病過程中的氧化損傷，炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和血管異常增生等具有治療作用?；钚匝踉诟黝?/span>心腦血管疾病如中風(fēng)和心肌梗死、代謝性疾病如糖尿病動(dòng)脈硬化等人類重要急性和慢性疾病的病理生理進(jìn)程中扮演了重要角色，它是分子氧在還原過程中的中間產(chǎn)物，包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的兩大類物質(zhì)，其中氧自由基又包括羥自由基、超氧陰離子、一氧化氮、亞硝酸陰離子等物質(zhì)。生理情況下，活性氧在體內(nèi)不斷產(chǎn)生，也不斷被清除，處于動(dòng)態(tài)平衡。但在缺血、炎癥等病理狀態(tài)下，機(jī)體將產(chǎn)生大量的活性氧。其中，羥自由基和過氧亞硝基陰離子毒性較強(qiáng)，是細(xì)胞氧化損傷的主要介質(zhì)。而一氧化氮、超氧陰離子和過氧化氫等物質(zhì)毒性較弱，具有重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。既往在抗氧化損傷的治療中，還原性過強(qiáng)的藥物可能導(dǎo)致機(jī)體氧化- 還原狀態(tài)出現(xiàn)新的失衡。2007 年Ohsawa等人研究證實(shí)，氫氣能夠選擇性清除毒性較強(qiáng)的羥自由基和亞硝酸陰離子，而對(duì)其它具有重要生物學(xué)功能、毒性較低的活性氧影響不大，此即氫氣的選擇性抗氧化作用。該作用為抗氧化治療提供了新的思路。早在2001 年，Gharib等人報(bào)道吸入8 個(gè)大氣壓的氫氣對(duì)肝臟血吸蟲感染引起的炎癥反應(yīng)具有治療作用，他們認(rèn)為氫氣與羥自由基直接反應(yīng)是氫氣抗炎作用的基礎(chǔ)。2009 年Kajiya等人報(bào)道氫氣能明顯抑制葡聚糖硫酸鈉誘發(fā)的結(jié)腸炎癥反應(yīng)，減少受損結(jié)腸的炎癥因子水平，減輕炎癥的病理損傷，改善預(yù)后。氫氣的抗炎作用與其抑制活性氧產(chǎn)生、中和羥自由基、抑制促炎因子釋放有關(guān)。另外，巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)中起重要作用，氫氣對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)為其抗炎作用奠定了基礎(chǔ)。孫學(xué)軍等2008 年的研究發(fā)現(xiàn)，氫氣能減少大鼠缺血缺氧模型的組織損傷，呼吸低濃度的氫氣可時(shí)間依賴性地減少凋亡酶Caspase-3和Caspase-12 的活性，減少凋亡陽性細(xì)胞數(shù)量，研究提示氫氣的作用與減少Caspase 依賴性凋亡有關(guān)。Kubota等報(bào)道使用含氫氣的水滴眼具有抗角膜血管增生的作用。
三、氫氣對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療作用
氫氣生物學(xué)效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以來，氫氣對(duì)以腦血管疾病為代表和以老年性癡呆為代表的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾功能紊亂都具有明顯的保護(hù)作用。
氫氣對(duì)腦血管病的治療作用
Ohsawa等2007年報(bào)道的呼吸氫氣對(duì)大鼠左大腦中動(dòng)脈阻斷模型的治療作用后。孫學(xué)軍等很快證明呼吸氫氣對(duì)新生兒窒息引起的缺血缺氧性腦損傷具有理想的治療作用，發(fā)現(xiàn)氫氣對(duì)缺血缺氧性腦損傷后神經(jīng)細(xì)胞凋亡酶活性有抑制作用，凋亡酶活性下降導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡減少，使神經(jīng)細(xì)胞壞死減少。從而減輕了腦損傷，保護(hù)了成年后的腦功能。氫氣對(duì)心臟停跳引起的腦損傷具有保護(hù)作用，這進(jìn)一步肯定了氫氣對(duì)缺血缺氧性腦損傷的保護(hù)作用。衣達(dá)拉奉是目前唯一被批準(zhǔn)用于中風(fēng)治療的抗氧化藥物，和單純使用衣達(dá)拉奉相比，氫氣聯(lián)合使用衣達(dá)拉奉上述核磁共振檢測指標(biāo)均獲得更好的改善。美國Loma Linda神經(jīng)外科研究所和南京醫(yī)科大學(xué)、浙江大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科等三家實(shí)驗(yàn)室先后報(bào)道氫氣呼吸和注射氫氣生理鹽水對(duì)腦出血和珠網(wǎng)膜下腔出血引起的早期腦損傷、神經(jīng)細(xì)胞壞死、腦水腫和血管痙攣等具有理想的保護(hù)作用。
氫氣對(duì)神經(jīng)退行性疾病的治療作用
巴金森病是腦干神經(jīng)核黑質(zhì)內(nèi)多巴胺神經(jīng)元死亡引起的疾病，經(jīng)常是許多其他神經(jīng)退行性疾病如老年性癡呆的繼發(fā)表現(xiàn)。孫學(xué)軍等在模型制備前1周開始給動(dòng)物隨意飲用氫氣飽和水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該治療可完全消除單側(cè)巴金森病癥狀的發(fā)生。非治療組動(dòng)物注射側(cè)多巴胺神經(jīng)元數(shù)量比對(duì)照側(cè)減少到40.2%，而治療組僅減少到83%。即使在模型制備后3天開始給氫氣水治療，單側(cè)巴金森病癥狀仍可以被抑制，但治療效果低于預(yù)先治療，神經(jīng)元數(shù)量比對(duì)照側(cè)減少到76.3%。預(yù)先治療組動(dòng)物在模型制備后48小時(shí)，紋狀體內(nèi)代表多巴胺神經(jīng)元末梢的酪氨酸羥化酶活性在模型對(duì)照組和治療組均顯著下降。Fujita等用MPTP誘導(dǎo)的小鼠巴金森病模型證明氫氣具有類似效應(yīng)。研究結(jié)果表明，和其他如銀杏葉比較，氫氣具有更理想的治療效果。
四、氫氣對(duì)肝臟病的治療作用
氫氣在肝臟領(lǐng)域的應(yīng)用研究十分突出，是早在2001年，法國潛水醫(yī)學(xué)領(lǐng)域就有學(xué)者希望證明氫氣的抗氧化作用，在馬賽法國著名飽和潛水設(shè)備公司COMEX SA的設(shè)備、技術(shù)和人員幫助下，他們開展了這一研究。讓感染了肝日本曼氏血吸蟲病的小鼠連續(xù)14天呼吸氫氧混合氣（氫氣濃度為87.5%,分壓為0.7 Mpa）,觀察對(duì)小鼠肝臟功能、肝組織氧化損傷、纖維化和血液炎癥反應(yīng)等方面的影響，研究結(jié)果證明，連續(xù)呼吸高壓氫氣對(duì)肝臟血吸蟲病動(dòng)物的肝組織損傷、炎癥反應(yīng)和后期的肝纖維化均有非常顯著的保護(hù)作用。Fukuda 等在2007 年制作了大鼠肝臟缺血再灌注的模型，通過對(duì)組織標(biāo)本的HE 染色加MDA 加肝功能酶學(xué)檢測，發(fā)現(xiàn)氫氣療法對(duì)肝臟的缺血損傷有非常明顯的治療效果。2009 年時(shí)，哈佛大學(xué)口腔醫(yī)院的學(xué)者Kajiya 等在實(shí)驗(yàn)中讓大老鼠喝下能產(chǎn)生氫氣的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)對(duì)伴刀豆球蛋白誘導(dǎo)的肝炎具有預(yù)防作用，如果用抗生素殺滅這些細(xì)菌，則抗肝炎的作用消失，這顯示了氫氣對(duì)肝炎的預(yù)防與治療作用。他們還證明，飲用氫氣飽和水對(duì)伴刀豆球蛋白誘導(dǎo)的肝炎具有類似的治療效果。同年，Tsai 等發(fā)現(xiàn)飲用富氫電解水可以保護(hù)小鼠四氯化碳誘導(dǎo)的肝臟損傷。中國學(xué)者孫漢勇等采用GalN/LPS，CCl4 和DEN 3 種肝損傷動(dòng)物模型，通過檢測氫氣、活性氧水平，評(píng)價(jià)氧化損傷、細(xì)胞凋亡和炎性反應(yīng)程度，發(fā)現(xiàn)腹腔注射氫氣生理鹽水對(duì)急性肝臟損傷、肝纖維化和肝臟細(xì)胞增生均具有顯著的抑制作用，同時(shí)細(xì)胞碉亡相關(guān)分子如JNK和caspase-3 活性下降，研究結(jié)果證明氫氣不僅能治療急性肝臟損傷，而且能治療肝硬化。劉渠等研究認(rèn)為，腹腔注射氫氣生理鹽水通過提高肝臟抗氧化能力，抑制肝臟炎性反應(yīng)能治療膽管阻塞后黃疸和肝損傷，這對(duì)臨床上的指導(dǎo)意義很大。對(duì)非酒精性脂肪肝的研究證明，長時(shí)間飲用氫氣水可以對(duì)抗高脂飲食引起的脂肪肝，不僅對(duì)肝臟功能、肝形態(tài)學(xué)如纖維化，而且對(duì)脂肪肝相關(guān)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路均有明顯的阻斷效應(yīng)，該效果可以和傳統(tǒng)的治療脂肪肝的藥物吡格列酮（促進(jìn)胰島素受體敏感性，降血脂）治療效果相嫣美。長期飲用氫氣水不僅可以對(duì)抗脂肪肝，而且可以顯著減少這種脂肪肝晚期轉(zhuǎn)化成肝癌的比例，也就是說可以減少脂肪肝發(fā)生肝癌的可能性。氫氣可以通過促進(jìn)一種重要的信號(hào)分子FGF 21發(fā)揮減肥和治療脂肪肝的效果。氫氣在肝臟疾病的臨床研究十分缺乏，最近韓國學(xué)者Kang 等對(duì)49例接受放射治療的惡性肝癌病人，采用隨機(jī)安慰劑對(duì)照方法，給病人在放射治療期間飲用一定量的金屬鎂制備的氫氣水，通過對(duì)生活質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該氫氣水可顯著提高肝癌病人放射治療后的生活量，同時(shí)可以降低血液中氧化應(yīng)激指標(biāo)。氫氣作為一種選擇性抗氧化物質(zhì)，氫對(duì)肝臟缺血、藥物性肝炎、膽管阻塞引起的肝硬化、脂肪肝等多種類型的肝臟疾病具有有效和明顯的治療作用。
五、氫氣的臨床研究進(jìn)展
到目前為至，先后有7個(gè)疾病臨床研究報(bào)道，分別是二型糖尿病、代謝綜合癥、血液透析、炎癥/線粒體肌肉病、腦干缺血和放射治療副作用和系統(tǒng)性紅斑狼瘡。從世界衛(wèi)生組織注冊(cè)的信息中可以發(fā)現(xiàn)，也有一些沒有發(fā)表論文的臨床研究。這些研究報(bào)告顯示氫氣在人體脂代謝和糖代謝中的關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。
太陽能
用以提供電解水的氫氣電能來源。需要每平方公尺達(dá)2,500千瓦（每小時(shí)）效率的太陽能版科技共1億1300萬座40千瓦的機(jī)組，成本推估約$22兆 等于每GGE單位$9.50美元。
氫能
化學(xué)元素氫(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所有原子中最小的。眾所周知，氫分子與氧
分子化合成水，氫通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣（H2），它是無色無味，極易燃燒的雙原子的氣體，氫氣是密度最小的氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0攝氏度和一個(gè)大氣壓）下，每升氫氣只有0.0899克重——僅相當(dāng)于同體積空氣質(zhì)量的二十九分之二。氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。
氫能簡介
二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分為“過程性能源”和“含能體能源”。當(dāng)今電能就是應(yīng)用最廣的“過程性能源”；柴油、汽油則是應(yīng)用最廣的“含能體能源”。由于目前“過程性能源”尚不能大量地直接貯存，因此汽車、輪船、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具就無法直接使用從發(fā)電廠輸出來的電能，只能采用像柴油、汽油這一類“含能體能源”?？梢?，過程性能源和含能體能源是不能互相替代的，各有自己的應(yīng)用范圍。隨著，人們將目光也投向?qū)で笮碌摹昂荏w能源”，作為二次能源的電能，可從各種一次能源中生產(chǎn)出來，例如煤炭、石油、天然氣、太陽能、風(fēng)能、水力、潮汐能、地?zé)崮?、核燃料等均可直接生產(chǎn)電能。而作為二次能源的汽油和柴油等則不然，生產(chǎn)它們幾乎完全依靠化石燃料。隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫能正是一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)、在開發(fā)新的二次能源的同時(shí)人們期待的新的二次能源。
風(fēng)力
用以提供電解水的氫氣電能來源。每秒7公尺的平均風(fēng)速計(jì)算，需要1百萬座2百萬瓦風(fēng)力機(jī)組成本約$3兆美金等于每GGE單位$3.00美元。
生物燃油
氣化廠用氣電共生改良后.。需要15億噸干燥生物材料，3,300座廠房需要113.4百萬英畝（460,000 平方千米）農(nóng)場提供生物材料。約$5650億美元 等于每GGE單位$1.90美元（假設(shè)土地不匱乏且地價(jià)最便宜狀態(tài)）
煤礦
火力發(fā)電用氣電共生改良后提供電解水的氫氣電能來源。需要10億噸煤將近1,000座275兆瓦發(fā)電廠成本$5000億美金，等于每GGE單位1美元。
以上看出由煤礦的制氫最便宜，但是除非二氧化碳封存技術(shù)普及化及實(shí)用化，否則產(chǎn)生的高污染會(huì)使氫氣科技的環(huán)保性蕩然無存。
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