氢的发展史

氢诞生于宇宙大爆炸时期（见图1-2），是宇宙中最古老、最简单的元素。根据宇宙大爆炸理论，在130多亿年前发生宇宙大爆炸时，宇宙温度急剧下降，空间距离开始膨胀，出现了各种基本粒子，如电子、光子和中微子。后来各种基本粒子在希格斯场中获得了质量，而在胶子的作用下，形成了质子。随着宇宙温度进一步的下降，大约在宇宙大爆炸后的38万年后，电子和原子核结合成为原子，形成了宇宙中的第一种原子：氢原子。

在宇宙形成的初期，宇宙中最主要的元素就是氢元素。氢也是最简单的元素，所有其他元素都由氢聚合演变而来。

氢与宇宙同龄，它的存在已有130多亿年的历史，但是我们人类是在16世纪才开始关注到这一古老的重要物质。

1520年，瑞士的一位医生、炼金术士帕拉塞尔苏斯（Paracelsus，1494—1541）意外发现酸腐蚀金属时会产生一种气体，并研究了这种气体是否与我们呼吸的空气一样。但在当时，帕拉塞尔苏斯并不知道这就是氢气，他成了有历史记录以来，最早发现氢气的人（见图1-3）。

17世纪，陆续有不同的科学家研究了氢。1650年，另一位瑞士医生德梅耶内（Turquet de Mayerne，曾经担任过多位英国和法国国王的御医）发现了稀硫酸与铁反应获得的一种易燃的气体，他将其称为“易燃空气”。1700年，法国化学家尼古拉斯·莱默里（Nicolas Lemery，1645—1715）进一步发现，硫酸与铁反应产生的这种气体在空气中具有爆炸性。这是人类对氢气性质的最早描述。由于当时科学技术水平很低，人们把接触到的各种气体都笼统地称作空气，并未认识到它是一种元素的单质，对氢气的研究并没有实质性的进展。

直到18世纪中期，英国物理学家、化学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish，1731—1810）使用多种金属重复了帕拉塞尔苏斯的实验，并用猪的膀胱收集释放的气体进行了详细的研究。1766年，卡文迪许发表了他的第一篇论文《论人工空气》，并提交给英国皇家学会。这一论文系统地介绍了他对“固定空气”和“易燃空气”的实验研究，他发现这种“易燃空气”能在空气中燃烧并产生水。当1778年氧气被发现后，卡文迪许用纯氧气代替空气重复以前的实验，他不仅证明“易燃空气”的燃烧产物为水，而且证实大约2体积的“易燃气体”与1体积的氧气恰好完全反应，且反应物全部转化成水，该实验结果最终发表于1784年。

尽管卡文迪许首先发现了氢气，并首先证明了氢气和氧气反应的定量关系，但由于受到当时传统理论“燃素学说”的束缚，他并没有意识到发现氢气的重要价值。他认为，金属中含有燃素，当金属在酸中溶解的时候，金属所含的燃素释放出来，便形成了这种“易燃空气”。

18世纪后期，法国著名化学家安托万·拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier，1743—1794）重复了卡文迪许的实验，并明确提出：水不是由一种元素组成的，而是氢和氧的化合物。拉瓦锡于1787年确认氢是一种元素，将这种气体命名为“hydrogen”（氢），“hydro”是“水”之意，“gen”是“制造、产生”之意。

在近现代科学史上，人们最终把“氢气的发现”和“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”这两项重大成就归功于亨利·卡文迪许。因为是他最先把氢气收集起来，并仔细加以研究，进而确定了氢气的密度等关键性质。

自从发现氢气以来，科学家们从未停止过对它的研究与探索。

1803年：法国巴黎的居民开始逐渐采用民用燃气（主要成分为氢气）照明。

1806年：瑞士发明家诺米尔·莱诺（Noemie Lenoir）制造出了人类历史上第一台以氢氧混合气体为能源的单缸内燃机——德利瓦引擎。

1807年：西班牙的艾萨克·德·里瓦斯（Isaac de Rivaz）制造了首辆氢气内燃机汽车。

1839年：英国科学家威廉·罗伯特·格罗夫（William Robert Grove）发现了氢氧燃料电池的工作原理。

1909年：德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）以氢气为原料合成了氨，氢气成了加工工业的基础化学原料。

1923年：巴斯夫以氢气为原料，在莱那生产了第一批合成甲醇。

1960年：氢气成为用于探索太空的火箭发动机的首选燃料。

1970年：氢原子核聚变实验成功。

1975年：Dole Team发现氢气的抗氧化作用可有效治疗皮肤的恶性肿瘤。

20世纪末：氢燃料电池用于太空舱，并在汽车、移动和固定设备上测试。

21世纪：氢医学逐渐发展并兴起，氢对其他生物的作用也开始逐渐引起人们的关注，氢农业随之萌芽（见图1- 4）。

2007年：日本科学家太田成男发现氢气能选择性地减少细胞毒性的氧自由基，可用于抗氧化治疗。