铝镓合金催化水解制氢综述
铝基材料水解制氢技术研究进展
铝基材料水解制氢技术研究进展
周勇;姬雄帅;李航;孙良;董会;翟文彦;刘彦明;胥聪敏
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】氢能是全球公认的清洁能源,被认为是化石能源的理想替代品,具有广泛的市场前景。
铝价格低廉、密度较低且能量密度高,铝水解产氢是一种有效提供氢能的方法。
简述了铝水反应的原理,介绍了目前国内外主流的3种铝基材料水解制氢技术(纯铝与酸碱溶液反应、机械球磨法制备铝基复合材料、熔铸法制备铝基低熔点合金)的研究进展,并探讨了不同技术的反应原理、不同添加物的作用机理,对比了各种技术的特点,提出熔铸法制备低熔点合金将成为日后研究的重点,最后对未来熔铸法制备铝基低熔点合金的前景进行了展望。
【总页数】11页(P429-439)
【作者】周勇;姬雄帅;李航;孙良;董会;翟文彦;刘彦明;胥聪敏
【作者单位】西安石油大学材料科学与工程学院;陕西环保集团生态环卫科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK91
【相关文献】
1.铝基合金水解制氢的研究进展∗
2.基于便携式制氢-储氢体系的铝水解技术研究进展
3.铝基复合材料水解制氢及其水解产物的吸附性能
4.高活性铝基复合材料制氢技术
5.镁基储氢材料水解制氢研究进展
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《铝镓合金的制备及其产氢机制研究》
《铝镓合金的制备及其产氢机制研究》篇一一、引言随着人类对可再生能源的需求日益增长，铝镓合金作为一种具有良好产氢性能的金属材料，备受科研人员的关注。
铝镓合金通过铝和镓元素的合金化制备而成，其具有优良的力学性能、电化学性能和产氢特性，使得它在氢能源领域的应用具有巨大潜力。
本文将围绕铝镓合金的制备方法、结构特点以及产氢机制等方面进行详细的研究和探讨。
二、铝镓合金的制备铝镓合金的制备主要采用熔炼法。
首先，将纯铝和纯镓按照一定比例混合，放入坩埚中。
然后，在高温炉内加热至合金熔化，并进行搅拌使元素充分混合。
最后，待合金冷却凝固后，进行淬火处理以提高合金的硬度。
在制备过程中，需严格控制加热温度、熔炼时间和合金成分的比例，以保证铝镓合金的性能。
此外，还需对制备过程中的杂质进行严格控制，以降低合金的电阻率和提高产氢性能。
三、铝镓合金的结构特点铝镓合金具有典型的金属晶体结构，由铝和镓元素共同构成。
由于镓元素的加入，使得铝镓合金的晶体结构发生了一定程度的改变，从而提高了合金的力学性能和电化学性能。
此外，铝镓合金还具有较好的耐腐蚀性能和高温稳定性，使得它在产氢过程中表现出优异的性能。
四、铝镓合金的产氢机制铝镓合金的产氢机制主要涉及电化学反应和化学反应两个方面。
在电化学反应中，铝镓合金作为阳极材料，在电解液中发生氧化反应，生成氢气和相应的金属离子。
在化学反应中，铝镓合金与水发生反应，生成氢气和相应的金属氢氧化物。
这两种反应共同作用，使得铝镓合金在产氢过程中表现出优异的性能。
五、实验研究及结果分析为了深入研究铝镓合金的产氢机制，我们进行了大量的实验研究。
首先，我们通过改变铝和镓的比例，探究了不同成分的铝镓合金对产氢性能的影响。
实验结果表明，适当的镓含量可以提高铝镓合金的产氢速率和产氢量。
其次，我们研究了电解液种类和浓度对产氢性能的影响。
实验发现，在适当的电解液中，铝镓合金可以表现出更高的产氢性能。
最后，我们还对产氢过程中的电化学反应和化学反应进行了深入研究，揭示了铝镓合金产氢的详细机制。
铝镓合金制氢技术研究进展
•60•有色金属(冶炼部分)(http：//)2020年第1期doi：10.3969力.issn.1007-7545.2020.01.013铝稼合金制氢技术研究进展赵飞燕，张小东(神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古鄂尔多斯010300)摘要：氢气是最具发展潜力的二次能源，但储存和运输的高成本和低安全性是阻碍其应用的技术瓶颈。
铝傢合金是一种集制备、存储为一体的长效能量储存模式，作为新型储氢材料的深度开发与利用而受到青睐。
探讨了铝傢合金的反应机理，介绍了国内外铝傢合金的制备方法及研究进展，对未来的研究方向进行了展望。
关键词：铝；铝傢合金；产氢速率；制备方法；粉煤灰中图分类号:TK91；TG14文献标志码：A文章编号:1007-7545(2020)01-0060-06Research Progress in Hydrogen Production of Aluminum Gallium AlloyZHAO Fei-yan,ZHANG Xiao-dong(Shenhua Zhungeer Energy and Resources Comprehensive Development Co.,Ltd.,Erdos010300,Inner Mongolia,China)Abstract：Hydrogen is the most potential secondary energy while its high cost and low safety of hydrogen storage and transportation are technical bottlenecks that hinder its development.Aluminum gallium alloy is a long-term energy storage mode that integrates preparation and storage.As a new type of hydrogen storage material,deep development and utilization of aluminum gallium alloy are favored by researchers. Reaction mechanism of aluminum-gallium alloy is discussed.Preparation methods and research progress of aluminum gallium alloy at home and abroad are introduced,and future research direction is prospected. Key words:aluminum；aluminum gallium alloy；hydrogen production rate;preparation method；fly ash随着人类对煤炭、石油、天然气三大能源需求量的增加，会面临不可再生资源的短缺及环境恶化带来的负面问题，寻求新型清洁替代能源成为亟待解决的问题。
产氢用铝镓合金的制备技术
ｍａｅ ｉ ｓ．ｔ ｅ ａｕ ｎ ｍ— ａｌｕ ａｌｙ ｎ ”ｍｇ ｄ ｇ ｅ ｔｒａ ｌ ｈ ｍｉ ｕ ｇ ｌｉ ｍ ｌｏ ｓｉ ｌ － ｅ ｒ ｅ” ａ ｄ ”ｇ ｄ ｇ ｅ ｎ － ｅ ｒ ｅ”ｗｅ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｙ ｒ ｒ ｐ ｒｄ ｆｒｈ ｄ ｏ ｅ ｒ ｄ ｃｉｎ ｂ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｍ ｉｇ ａ ｘ ｌｒｎ ｅ ，ｆ ｓ ｎ ａ ｅ ｈ ｄ ｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｒ ｕ ｅ，ｗｉｈ ａｕ ｎ ｍ ｎ ａｌｕ ａ ａ ｔａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｅ ｐｏ ｇ ａ ｎ ｗ ｉ ａ ｔａ ｄ ｓ ｆ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｏ ｔ ｏ ｔ ｌ ｍｉ ｕ ａ ｄ ｇ ｉ ｍ ｓｒ ｗ ｌ
第３ ９卷 第 ３期 ２ １ 年 ３月 ０１
化
学
工
程
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ３ Ｉ３ ．
Ｍ ａ ． ２０１ ｒ １
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产 氢 用 铝 镓 合 金 的 制 备 技 术
罗晓娜 ，郭 宝明 ，肖 毅
ｓ ｌ ｎｏ ｓｔｅ ｌａａｙｉ Ｓ Ａ） ａｄ ｔｅｍ ｓ ｔ ｔ ｅｔｒｕ ｈｃ ｎ ｏ ｉｇｔｅｐｏｅｓｐ ｒｍ ｔ ｓｓｃ ｓ ｉ ｔ ｅｕ ｈｒ ｎ ｌ ｓ（ Ｔ ｍｕ ａ ｍａ ｓ ｎ ｈｒ ｏｔ ｉ ｓ ｖ ｈｏ ｇ ｏ ｔ ｌｎ ｈ ｒｃｓ ａａ ｅ ｒ ｕｈ ａ ａｃ ｏ ｒｌ ｅ
中 图分 类号 ：Ｋ９ Ｔ １ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５９ ５ （０ １ ０ －０ ６０ １０ －９４ ２ １ ） ３０７ －３
Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｆａ ｕ ｉ ｍ － ａ ｌ ｍ ｌｏ ｓ ｆ ｒ ｈ ｄ ｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｍ ｎｕ ｇ ｌｉ ｕ ａ ｌ ｙ ｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔｏ
铝基合金水解制氢的研究进展
铝基合金水解制氢的研究进展1 引言铝在地壳中含量仅次于氧和硅，占整个地壳总重量的7.45%，是地壳中含量最丰富的金属。
铝的密度仅为2700kg/m3，能量密度高达29MJ/Kg，是一种很有前景的储能和能量转换材料[1]。
由于铝的化学性质活泼，常温下就能在溶液中发生自腐蚀析氢反应，因此人们开始研究用金属铝制备氢气。
但是铝具有很强的亲氧性[2]，能够在表面形成一层致密的氧化膜，将会阻止其水解反应。
各国研究者尝试过许多方法来改善铝水解制氢的反应过程，其中效率最高的是通过制备铝基合金来水解制氢。
目前的铝基合金主要有铝锡合金、铝铟合金、铝铋合金、铝锶合金、铝镓合金和铝锂合金。
2 铝基合金水解制氢的研究2.1铝锡合金水解制氢[3]铝锡合金属于偏晶合金, 即使在 600 ℃高温下，也只有质量分数0.026% 的Sn溶解在铝晶格中, 大量的金属锡游离在铝晶格周围, 导致铝合金热不稳定性, 提高了合金的电化学活性。
金属锡的活化作用在于: 金属锡以单个或多个原子态进人铝表层氧化膜的缺陷或缝隙处与铝形成台金, 类似于汞与金属生成汞齐的作用, 从而分离氧化膜。
Nagira[4]等采用高温熔融制备铝锡合金，在常温下能够缓慢与水反应放出氢气。
范美强等[3]采用机械球磨法制备了铝锡系列混合物。
研究结果表明，球磨后的铝锡合金具有很好的活性, 在常温下与水迅速反应. 但存在铝金属和锡金属易团聚成块的缺点，导致合金成分分布不均匀，活性差异大。
粉状合金活性高，但大部分的块状合金活性很低，甚至不参与反应。
通过少量的金属锌或氢化物部分替代合金中的锡后，混合物颗粒化有明显的降低，而活性却没有降低，混合物水解氢气的产率大于 50% , 产氢速率在 50mL H2/ (min⋅g)以上。
尤其是球磨10 h的Al 10% Sn 5% Zn 5% Mg H2混合物, 在 10min内水解反应结束, 氢气产量为785mL/g，氢气产率为79%，水解速率为785mL H2/(min⋅g)。
电解水制氢的合金催化剂
电解水制氢的合金催化剂氢气作为一种清洁、高效的能源，已经成为人们关注的热点。
电解水制氢是一种可持续发展的方法，其优点在于能够利用可再生能源，并且产生的氢气是纯净的，不会产生任何污染物。
然而，电解水制氢的效率和经济性仍然是制约其实际应用的重要因素。
为了提高电解水制氢的效率和经济性，人们不断地寻找新的催化剂。
本文将介绍一种新型的合金催化剂，它能够有效地促进电解水制氢反应，提高氢气的产率和纯度。
电解水制氢反应的基本原理是将水分解成氢气和氧气，反应式为2H2O → 2H2 + O2。
这个反应需要一个催化剂来降低反应的能垒，促进反应的进行。
传统的催化剂主要是贵金属，如铂、钯等，这些催化剂具有很高的催化活性，但是成本较高，限制了其在大规模应用中的发展。
因此，人们一直在寻找新型的催化剂来替代传统的贵金属催化剂。
近年来，研究人员发现，合金催化剂在电解水制氢反应中具有良好的催化活性和稳定性，成为了一种新的研究热点。
合金催化剂是由两种或两种以上的金属元素组成的，通过合金化反应形成的固溶体结构。
合金催化剂具有丰富的电子结构和表面特性，可以有效地促进电解水制氢反应。
在合金催化剂中，金属元素之间的相互作用是影响催化性能的重要因素。
研究人员通过调节合金催化剂中金属元素的比例和组成，可以控制其催化活性和选择性。
例如，一些研究表明，铜银合金催化剂在电解水制氢反应中具有很高的催化活性和选择性，可以促进氢气的产生和纯化。
此外，铜银合金催化剂还具有较高的稳定性和耐腐蚀性，可以在较宽的温度和压力范围内使用。
除了铜银合金催化剂，还有其他的合金催化剂被研究人员用于电解水制氢反应。
例如，镍钼合金催化剂具有较高的催化活性和稳定性，在高温高压条件下可以有效地促进电解水制氢反应。
另外，铝镓合金催化剂也被研究人员发现具有良好的催化性能，可以在低温下促进电解水制氢反应。
总的来说，合金催化剂是电解水制氢反应中的一种重要催化剂，具有良好的催化活性、选择性和稳定性。
铝镓合金制氢技术
摘要新能源技术的提出早已有之，其中太阳能、地热能、风能等早就被人类利用，但是，对这些新能源进行大规模的开发利用的技术还不成熟。
氢能作为新能源的一种，也处于这样的尴尬局面之中。
阻碍氢能大规模开发利用的关键障碍就是氢气的快速制取和安全储运。
以铝为基础制备出氢能的能源和转换材料是解决这一问题的新思路。
但是铝由于其性质活泼，在空气中会形成一层致密的氧化膜，使纯铝在水中几乎不发生反应。
实现铝水解制氢的关键就是要破坏这层氧化膜。
本论文主要采用向Al 中添加Ga、In、Sn、Li等活泼金属制备出铝合金这一技术来破坏这层氧化膜，提高Al的反应活性，达到快速制氢的目的。
通过对制备出的Al-Ga、Al-Ga-In-Sn、Al-Ga-Li合金在不同成分和温度下的制氢检测实验，我们发现用真空碳管电阻炉制备出的Al-Ga合金，即使在Ga含量高达30%时，最大的产氢效率也只有6%。
而Al-Ga-In-Sn合金则能与水剧烈反应，在综合考虑生产能耗、成本和产氢效果等因素下，Al90-Ga7-In2-Sn1合金的制氢效果最令人满意，可以达到100%的制氢量，更是可以在5分钟左右就可以反应结束。
向Al-Ga系材料中添加活性金属可以提高铝水解的活性，是获得较好制氢效果的有效方法。
关键词：氢能，水解制氢，Al-Ga合金、Al-Ga-In-Sn合金、Al-Ga-Li合金AbstractWhile the new energy technologies have long been proposed, and solar energy, geothermal energy, wind energy and so on have been human used for a long time, these new energy development and utilization of large-scale technology is not mature yet. Hydrogen, one of the new energy, is also in such embarrassing situation. Fast generation, safe storage and delivery of hydrogen have become the main obstacle, which restrict hydrogen energy development and utilization.A new idea to solve this problem is to prepared a Al-based material as a material for energy reserves and conversion. Aluminum is the material of perfect choice for hydrolysis hydrogen production. However, a layer of inert thin oxide film is easily formed on the aluminum surface because of its lively nature,which prevents water from contacting with AI metal surface.The key of hydrogen generation by splitting water with AI is to destroy the inert thin oxide film.To destroy this layer of the oxide film, improving the reactivity of Al, and achieve rapid hydrogen production purposes, in the thesis, we prepare an aluminum alloy by adding active metals in Al such as Ga, In, Sn, Li, etc. By the experiment detecting the ability of Al-Ga, Al-Ga-In-Sn, Al-Ga-Li alloy at different component and temperatures, we found that the Al-Ga alloy, prepared by the vacuum carbon tube resistance furnace, is capable of hydrolyzing hydrogen production, but with a little hydrogen production, even when Ga content is 30%.However, Al-Ga-In-Sn alloy prepared by the vacuum carbon tube resistance furnace have a water-strongly hydrolyzable hydrogen production. In considering the production of energy, costs, effect and other factors, the Al90-Ga7-In2-Sn1 alloy has the most satisfactory results, the maximum hydrogen yield can reach 100%, and the reaction time only need 5 minutes.Adding to the active metal in the Al-Ga-based material can increase the activity of the hydrolysis of aluminum, which is an effective method to obtain a better effect in hydrogen generation.Key words: hydrogen, hydrolysis of hydrogen production, Al-Ga alloy, Al-Ga-In-Sn alloy, Al-Ga-Li alloy目录摘要 (I)Abstract (II)第一章文献综述 (1)1.1 氢能简介 (1)1.1.1 氢能的优越性 (1)1.1.2 氢能的应用 (1)1.2 氢能的制备 (4)1.3 氢气的储运方法 (5)1.4 铝/水制氢 (8)1.4.1 铝在碱液中水解制氢 (9)1.4.2 铝在中性溶液中水解制氢 (9)1.4.3 铝基合金水解制氢 (10)1.5 本研究课题的意义及主要内容 (11)第二章实验过程 (13)2.1 实验原料与设备 (13)2.1.1 实验原料 (13)2.1.2 实验设备 (13)2.2 铝基材料的制备 (14)2.2.1 Al-Ga合金的制备 (14)2.2.2 Al-Ga-In-Sn合金的制备 (15)2.2.3 Al-Ga-Li合金的制备 (15)2.3 氢气收集装置 (16)2.4 样品的表征 (16)2.5 制氢反应数据处理 (17)第三章铝镓合金样品的制备及结果分析 (18)3.1 前言 (18)3.2 铝镓合金的制备及产氢性能研究 (18)3.2.1 Al-Ga合金的形貌 (18)3.2.2 不同成分的Al-Ga合金对制氢的影响 (20)3.2.3 不同初始水温对Al-Ga合金制氢的影响 (21)3.2.4 本节小结 (22)3.3 铝镓铟锡合金的制备及产氢性能研究 (22)3.3.1 Al-Ga-In-Sn合金的形貌 (23)3.3.2 不同成分的Al-Ga-In-Sn对制氢的影响 (23)3.3.3 不同初始水温对Al-Ga-In-Sn合金制氢的影响 (24)3.3.4 本节小结 (25)3.4 铝镓锂合金的制备及产氢性能研究 (25)3.4.1 样品制氢测试 (26)3.4.2 本节小结 (26)第四章结论 (27)4.1 实验结论 (27)4.2 铝基合金制氢的前景与展望 (27)参考文献 (28)致谢 (31)第一章文献综述1.1 氢能简介氢(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所已知元素中最轻、最小的。
《2024年铝镓合金的制备及其产氢机制研究》范文
《铝镓合金的制备及其产氢机制研究》篇一一、引言随着能源危机的日益严重，新型的能源技术逐渐受到关注。
其中，铝镓合金因其独特的物理和化学性质，如高导电性、高热导率和优异的产氢性能，成为了研究热点。
本文旨在探讨铝镓合金的制备方法以及其产氢机制，为新型能源技术的发展提供理论依据。
二、铝镓合金的制备铝镓合金的制备主要采用熔融法制备。
首先，将纯铝和纯镓按照一定比例混合，然后在高温下进行熔融。
在熔融过程中，通过控制温度和搅拌速度，使铝和镓充分混合，形成均匀的合金。
待合金冷却后，即可得到铝镓合金。
三、产氢机制研究铝镓合金的产氢机制主要涉及到合金中铝与水反应产生氢气的过程。
当铝镓合金与水接触时，合金中的铝会与水反应生成氢气和氢氧化铝。
这个反应是放热反应，因此在反应过程中会释放出大量的热量。
具体来说，铝与水反应的化学方程式为：2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2↑。
在这个过程中，铝原子失去电子，与水分子中的氢氧根离子发生反应，生成氢气和氢氧化铝。
由于该反应是放热反应，因此会产生大量的热量。
此外，镓的加入可以降低铝的表面活性，提高其与水反应的速率和效率。
四、实验方法与结果分析我们采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析等方法对制备的铝镓合金进行表征。
结果表明，制备的铝镓合金具有较高的纯度和良好的结晶性。
此外，我们还通过实验研究了铝镓合金与水反应产生氢气的过程。
实验结果表明，铝镓合金与水反应的速率较快，且产生的氢气量较大。
为了进一步探究产氢机制，我们进行了动力学分析。
通过测量不同温度下铝镓合金与水反应的速率常数，我们发现反应速率随温度升高而加快。
这表明铝镓合金与水反应是吸热反应，温度升高有利于反应的进行。
此外，我们还发现镓的加入可以显著提高铝与水反应的速率和效率。
五、结论本文研究了铝镓合金的制备方法及其产氢机制。
通过熔融法制备了铝镓合金，并对其进行了表征。
实验结果表明，铝镓合金与水反应的速率较快，且产生的氢气量较大。
《铝镓合金的制备及其产氢机制研究》
《铝镓合金的制备及其产氢机制研究》篇一一、引言随着环境保护和可持续发展的日益关注，新能源和可再生能源技术正迅速发展。
其中，氢能源作为一种清洁、高效的能源形式，受到了广泛关注。
铝镓合金作为一种新型的产氢材料，其制备方法和产氢机制的研究对于推动氢能源技术的发展具有重要意义。
本文旨在研究铝镓合金的制备方法及其产氢机制，为进一步开发和应用铝镓合金提供理论依据。
二、铝镓合金的制备1. 材料准备铝镓合金的制备需要的主要材料为铝和镓。
铝和镓均为常见的金属元素，具有较高的化学稳定性和良好的导电性。
在制备过程中，还需准备适量的助熔剂和催化剂等辅助材料。
2. 制备方法铝镓合金的制备方法主要采用熔融法和粉末冶金法。
熔融法是将铝和镓按一定比例混合后，在高温下熔融并搅拌均匀，然后冷却凝固得到合金。
粉末冶金法则是将铝和镓的粉末混合均匀后，在高温高压下进行压制和烧结，得到合金。
三、产氢机制研究1. 反应原理铝镓合金产氢的原理主要是基于金属与水反应生成氢气和金属氧化物的过程。
具体而言，当铝镓合金与水接触时，在一定的温度和压力条件下，合金中的铝与水反应生成氢气和氧化铝，从而实现在线产氢。
2. 影响因素铝镓合金产氢的过程受到多种因素的影响，包括合金成分、反应温度、反应时间、溶液酸碱度等。
通过对这些因素的研究，可以优化产氢过程，提高产氢效率和氢气纯度。
四、实验结果与分析1. 制备结果通过熔融法和粉末冶金法成功制备了铝镓合金。
在熔融法中，通过控制熔融温度和时间，得到了不同成分的铝镓合金。
在粉末冶金法中，通过调整粉末粒度和压制压力等参数，得到了具有良好性能的铝镓合金。
2. 产氢性能分析实验结果表明，铝镓合金具有较好的产氢性能。
在一定的温度和压力条件下，铝镓合金与水反应生成了大量的氢气。
通过优化合金成分、反应温度和时间等参数，可以提高产氢效率和氢气纯度。
此外，通过分析不同因素的影响规律，为进一步优化产氢过程提供了理论依据。
五、结论与展望本文研究了铝镓合金的制备方法和产氢机制。
铝镓合金与水反应镓的作用
铝镓合金与水反应镓的作用
铝镓合金与水反应时，镓起到了催化剂的作用。
以下是从多个
角度全面完整回答你的问题：
1. 催化作用，铝镓合金中的镓起到了催化剂的作用。
催化剂是
一种物质，可以加速化学反应的速率，而在反应结束时不会被消耗。
在铝镓合金与水反应中，镓提供了表面活性位点，促使水分子的吸
附和解离，从而加速反应的进行。
2. 水的解离，水分子在铝镓合金表面吸附后，镓的存在使得水
分子更容易解离成氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）。
这是因为镓
的电子结构能够调整水分子的电子分布，降低水分子间的相互作用能，使得水分子更容易发生解离反应。
3. 氢气生成，铝镓合金与水反应会产生氢气（H2）。
镓催化水
的解离后，产生的氢离子与铝表面的氧化物反应生成氢气。
这个反
应可以用以下方程式表示，2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2。
4. 反应速率，铝镓合金中的镓可以提高反应的速率。
由于镓的
催化作用，水分子的解离速率增加，从而加快了反应的进行。
这意
味着铝镓合金与水反应可以更快地释放出氢气。
5. 铝镓合金的应用，铝镓合金在工业上有一定的应用。
由于镓的催化作用，铝镓合金可以被用作氢气的产生剂，用于氢燃料电池等领域。
此外，铝镓合金还可以用于制备其他金属合金，改善材料的性能。
总结起来，铝镓合金与水反应时，镓起到了催化剂的作用，促使水分子的解离，生成氢气。
这个反应在工业上有一定的应用，例如氢燃料电池等领域。
希望以上回答能够满足你的要求。
铝镓铟合金与碱溶液水解制氢的技术研究
毕业设计（论文）题目：铝镓铟合金与碱溶液水解制氢的技术研究摘要化石能源枯竭和环境日益恶化迫使世界各国研究者竭力研究和开发利用新的能源。
氢能具有来源广泛、清洁环保、可储存、再生等优点，被视为21 世纪最具发展潜力的清洁能源。
在化学制氢、电解水制氢、生物制氢这三种制氢模式中,化学制氢仍是近期主要的制氢方式,既可通过化学方法对化合物进行重整、分解、光解或水解等方式获得，也可通过电解水制氢,或是利用产氢微生物进行发酵或光合作用来制得氢气。
其中,电解水制氢是一种完全清洁的制氢方式。
因此，氢能源的各项技术都引起了广大研究者的关注和深入研究，尤其是制氢技术对于氢能的发展起着至关重要的作用。
本论文研究的是铝镓铟合金与碱溶液在一定的温度下水解制氢。
合金烧成后，用扫描电镜观察每个样品表面的形貌结构，并用能谱仪测定合金样品中各成分。
在相同温度下，以不同配比的铝镓铟合金与碱溶液反应，记录产氢量进行纵向比较，分析样品的配比差异对产氢速率的影响。
并且对反应后的沉淀物干燥，做XRD物性检测分析，确定反应产物类型，研究镓、铟比例对铝发生水解反应时对铝的活性的影响。
综合所有实验现象、数据和结果，分析并归纳总结实验过程，找到影响铝镓铟合金产氢速率的主要因素及原因，最终确定实验的最佳配比。
关键词：铝合金、碱溶液、制氢AbstractFossil energy exhaustion and the environment worsening force the researchers around the world to develop and utilize new sources of energy. Hydrogen energy sources has many advantages. It has a wide variety of sources.It is clean and green.And it also can be stored and recycled. Hydrogen energy is regarded as the most development potential of clean energy in the 21st century. The chemical hydrogen production is still the main way of hydrogen production in the chemical hydrogen production, hydrogen production by electrolysis of water and biological hydrogen production. Therefore, hydrogen energy cause the attention of the researchers and the further research, especially the hydrogen production technology plays an important role in the development of the hydrogen. It has many methods to produce hydrogen, such as the chemical hydrogen production, hydrogen production by electrolysis of water and biological hydrogen production. Among them, the hydrogen production by electrolysis of water is a way to produce clean hydrogen completely.Research of this paper is using the method of orthogonal experiment of aluminum alloy containing gallium, indium and alkali hydrolysis of hydrogen production under a certain temperature. The morphology structure of samples is observed by scanning electron microscope after alloy burning, and using spectrometer to determine the composition of the alloy phase in the sample. At the same temperature, the reaction with different ratio of indium gallium aluminum alloy in alkali solution, and recording production quantity for longitudinal comparison, analyzing of the effects of temperature on the sample production rate.Drying sediment after the reaction, and using XRD to determine the reaction product types and research gallium, indium proportion of aluminum hydrolysis reaction of aluminum activity. Consolidating all experimental phenomena, data and results, analyzing and summarizing the experimental process, and finding out the main factors of indium gallium aluminum alloy hydrogen production rate and the reasons, and ultimately determining the best ratio of experiments.Keywords:Al-Ga-In alloy, alkaline solution, hydrogen generation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (2)1.1 氢能源制备技术的研究现状 (2)1.1.1 氢能源概述 (2)1.1.2 氢能的制备方法 (3)1.2 氢能的应用 (4)1.3 氢能的研究前景 (5)1.4 研究合金制氢的目的和意义 (6)1.4.1 铝合金水解制氢的优势 (6)1.4.2 合金制氢的目的和意义 (7)第二章实验方案 (8)2.1 实验目的 (8)2.2 实验原理 (8)2.3 实验过程 (9)2.3.1 原料制备及实验仪器 (10)2.3.2 制氢实验 (13)2.3.3 数据分析 (14)2.3.3.1 产氢数据及产氢曲线分析 (14)2.3.3.2 数据误差分析 (19)2.3.4 SEM扫描电镜分析 (20)2.3.5 XRD产物分析 (21)第三章结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录： (29)第一章绪论1.1 氢能源制备技术的研究现状1.1.1 氢能源概述石油资源的枯竭、环境的日益恶化刺激了世界各国对新能源(太阳能、氢能、风能、地热能等)的开发和利用。
一种水解制氢合金的制备方法[发明专利]
![一种水解制氢合金的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ce8aac6568eae009581b6bd97f1922791688bef8.png)
专利名称：一种水解制氢合金的制备方法专利类型：发明专利
发明人：刘洪新
申请号：CN202210358178.8
申请日：20220406
公开号：CN114672681A
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种水解制氢合金的制备方法，选取纯度≥99.8％的金属铝或镁和低熔点金属，该低熔点金属为铋、锡、镓或铟。
先将低熔点金属熔化成合金，然后与铝或镁一起放入预先石墨坩埚中，加热搅拌制得均匀合金熔体，经充分搅拌后，用高压惰性气体快速冷却分散后制成合金粉体,最后将合金粉体用压铸机压成密实的块状合金后即制备出水解制氢合金。
本发明所述的一种水解制氢合金的制备方法，方法简单，易于工业化生产，既保证较快初始及过程产氢速率，又保证极高的制氢产率，同时显著提升材料的利用率，作用效果稳定,避免制氢合金浪费，该水解制氢合金可广泛应用在依靠现场制氢技术的产品如便携式氢能电源、氢动力设备、吸氢机、氢气美容仪等。
申请人：深圳海闻科技有限公司
地址：518000 广东省深圳市宝安区新安街道文雅社区宝民一路215号宝通大厦1501-1502国籍：CN
代理机构：北京智行阳光知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：周鑫
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铝镓合金与水反应
《铝镓合金与水反应》铝镓合金和水反应，这事儿可太有趣啦。
咱先说说铝镓合金是啥。
这铝镓合金啊，就像是两个小伙伴铝和镓凑到一块儿组成的。
铝呢，咱都熟悉，生活中好多东西都是铝做的，像铝锅啥的。
镓呢，这玩意儿也不简单，它有自己独特的性质。
当铝镓合金碰到水的时候，那场面就热闹起来啦。
铝镓合金里的铝原子就像一群兴奋的小蚂蚁，一看到水就来劲儿了。
它们会和水发生反应，不过这反应可不像咱想象的那么简单。
铝和水反应会产生氢气，这氢气就像一群调皮的小泡泡，一个劲儿地往外冒。
在铝镓合金里，镓在这个过程中可起着大作用。
它就像个神奇的催化剂，让铝和水的反应变得更容易、更快速。
要是没有镓在旁边帮忙，铝和水的反应可能就没这么欢快啦。
你看那反应的过程，氢气泡泡不断地冒出来，就像水在沸腾一样，可实际上水温可能并没有升高呢。
这些氢气泡泡带着能量，它们的产生意味着有新的物质在生成。
这个反应在工业上说不定能有大用处。
比如说，可以利用这个反应来生产氢气啊。
氢气可是个好东西，现在好多地方都需要它。
要是能用铝镓合金和水反应来大量生产氢气，那可就方便多啦。
而且这种生产氢气的方式可能比其他方法更环保呢。
在实验室里，这个反应也能让科学家们玩出不少花样。
他们可以研究这个反应的速度、反应的条件啥的。
通过改变铝镓合金的比例、水温之类的条件，看看反应会有什么变化。
就像做游戏一样，不断地尝试新的玩法，然后发现新的规律。
要是把这个反应应用到能源领域，说不定能解决不少问题。
现在能源紧张，氢气作为一种清洁能源，如果能通过铝镓合金和水反应来获取，那可就太棒啦。
想象一下，汽车不用烧油，而是用氢气来驱动，排出的不是黑乎乎的尾气，而是干干净净的水，多好啊。
不过呢，这个反应也得注意安全。
氢气是易燃易爆的，要是不小心，那可就危险啦。
在研究和使用这个反应的时候，得做好安全措施，不能让那些调皮的氢气泡泡惹出大祸来。
铝镓合金和水反应是个神奇的过程，它有很大的潜力，能给我们带来很多好处，不过得好好利用，注意安全。
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铝镓合金催化水解制氢刘慧2015111083 无机化学指导教师：王宁摘要：几个世纪以来，煤、石油等不可再生资源成为了主要的能源供给，随着这些不可再生资源的储存量日益减少，人们急需寻找一种新型能源来代替这些传统能源，与传统能源相比，新能源具有低污染、储量大等优点。
新能源技术被认为是改变世界发展的第四次技术性的革命。
本文具体介绍了高能球磨法制备合金的原理，简单介绍了现在几种合金的制备方法，本文介绍的合金制备方法主要应用在能源的开发方向，解决现在的能源利用较低的问题。
关键字：铝镓合金催化制氢一、绪论氢是一种无碳能源载体，是元素周期表中最轻的一个元素，同时也是地球上含量最丰富的元素之一[1]，拥有非常高的燃烧热值，并且氢能在燃烧后生成产物为对环境无害的水，因此是一种清洁的、高效的理想型能源。
在全球的CO2减排中扮演着至关重要的角色[2]。
目前，氢能无法进行大规模利用，除了成本因素的制约外，还存在着储存和运输两大难题。
氢的储存运输一般可以分为以下三种方式：第一种是气体储氢技术，即将气体氢压缩后储存在高压容器中，缺点是钢瓶储存氢气的容积小、储存量小，并且有爆炸的危险；第二种为液态储氢技术，即将氢气由气态转变为液态，储存在绝热容器中，缺点是液体的储存箱较为庞大，需要非常良好的绝热装置，否则将容易发生渗透；第三种是固体储氢技术，即氢气与储氢材料通过化学或者物理的手段结合在一起的一种储氢方式，不但能够有效的克服气、液两种储存方式的不足之处，而且储氢密度大、运输方便、安全度高、操作容易。
因此，固体储氢是目前研究的热点[3-6]。
有关铝镓合金制备氢气的研究最先发现于美国，属于一种全新的储能技术，有着广阔的应用前景。
目前国内有关这方面的研究还很少，理论及铝镓合金工艺方面的研究都不是很成熟。
相对来讲国外关于该技术的研究较多，但由于是一项新技术，开发时间不长，因此也还处于研究的初级阶段。
金属镓的熔点较低，只有29.8℃，实际操作中加工所带来的摩擦都会导致金属镓由固态转变成液态，而且当金属镓沿晶界浸润进金属铝中时，金属镓的存在会对基体铝产生一定的活化效果，常温下与水接触会发生一定的水解反应，对试样的制备和分析都起到严重的干扰作用，这也是限制对其进行系统研究的一项重要原因。
二、铝镓合金催化机理2.1铝镓浸润效应很多实例表明，当液态金属与多晶体相接触时，会在晶界与固液界面之间腐蚀出一个很深的液态沟槽，这种现象也因被称为液态金属脆化效应而被大家所熟知。
这种晶间渗透所导致的液态金属脆化效应已经在Al-Ga, Zn-Ga, Ni-Bi和Cu-Bi 等系统中被观察到，对于结构材料是一个非常严重问题。
而液态金属导致产品零件失效是实际工程生产过程中经常发生的问题，因为当材料接触到液态金属时，将会导致材料韧性的下降从而导致瞬间断裂，从而造成灾难性的事故。
由于金属镓的熔点只有30℃，所以铝镓系统的这种渗入分布现象在室温下也会发生。
2.2金属界面浸润原理尽管液态金属向固相中发生浸润的现象已经被发现超过100年，但是人们对这种现象的原理依然存在不同的观点[7]。
目前人们普遍所能接受的观点认为这种现象发生了包括界面的润湿，晶界的扩散和浸润等几个过程。
材料的润湿性是材料一种最基本的属性，对于材料起着关键影响，可以从表面能量、表面的粗糙度和表面的微观结构三个部分来分析，而后两项往往扮演着决定性因素的角色。
大量的理论分析和试验结果表明，材料表面能的降低，会引起粗糙度的增加，导致润湿角的增大。
晶界浸润现象是液态金属与固相金属相接触时，液态金属可以沿着固相金属的晶界进行浸润扩散的现象。
晶界浸润过程中会发生原子的相互扩散行为，在液态金属与固相晶界相接触的部位，首先会发生原子交换，固相中原子的错排空位更会促进这种互扩散现象，当大量原子互相扩散以后，会形成微小的裂纹，在毛细现象的作用下，会吸入更多的液态金属进入到显微裂纹中，从而完成晶界浸润。
如果固相金属中含有大量缺陷而致使晶格畸变严重，这种大的畸变能可以起到促进物质的相互扩散作用。
国外研究人员认为，晶界浸润过程中发生的原子扩散现象并不是晶界浸润的充分条件，而仅仅是一种必要条件。
因为在环境没有达到一定的温度条件的情况下，仅仅依靠原子的互扩散作用完成整个晶界浸润过程，应该需要几十个小时甚至于更长的时间，而不会像是实际发生的只需要短短几十分钟的作用时间，大多数的试验结果表明，晶界浸润可以在短时间内发生，这一结果也证明了上述分析。
这就需要一种对于晶界浸润现象提出一种的更合理的解释。
2.3铝镓合金活化机理除元素镓之外，很多低熔点元素In、Sn、Ca、Mg、Zn、Bi 同样具有活化铝基体的作用，它们通过和铝形成活化铝合金，达到能够水解产氢的目的。
文献8对掺杂有低熔点合金元素的铝合金活化机理进行了研究，并得出以下的结论，在常温下，铝粉和水是不会反应的，只有在高温熔化状态下，铝会和水蒸气发生水解反应。
但添加低熔点金属元素Sn、Ga 等后能提高铝的活性，其活化机理在于：（1）通过其他元素的掺杂，使铝基体的表面无法形成致密的氧化膜。
（2）一些低熔点元素，比如Hg、Bi、Sn 等金属，当与铝基体形成合金后，可以使铝电极电位发生负移，产生类似钠汞齐效应。
（3）利用掺杂元素电位与铝基体的电位之间的差异形成微型腐蚀电池。
之前人们普遍认为金属镓也和其他元素一样，存在类似的活化机理，可是由于元素镓和元素铝的结构相似性，可以相互溶解形成固溶体，并且存在晶界浸润等其他元素都不具备的特殊性质，因此活化机理并不能简单的类比于其他元素，这一点通过我们制备的单纯晶界分布铝镓合金的试验结果可以表明，金属镓对于铝基体的活化机理还具有进一步探讨分析的必要性。
三、结论(1) 利用液态金属镓能够自发浸润进铝基体的性质，成功制备出了沿晶界分布的铝镓合金。
浸润处理后金属镓不但可以分布在大角晶界上，同时也存在于小角晶界上。
晶界能越大，会对浸润过程产生更大的驱动力，导致大角晶界上存在更多的金属镓。
冷轧处理会引入大量的小角晶界，导致金属镓分布的比表面积的增加。
(2) 浸润过程中温度的升高和铝基体残余拉应力的存在均可以加快液态金属镓的浸润速率。
铝基体中第二相的存在也有利于金属镓的渗入。
(3) 铝镓合金中固溶态的金属镓可以为水解反应的持续提供所需的足够量的镓离子；当固溶态的金属镓的含量比例较少时，如果周围存在偏析态的金属镓提供水解反应开动所需要的极化环境，铝镓合金同样能够发生水解反应。
浸润处理后的铝镓合金经过退火后，可以使心部的金属镓以偏析态与固溶态同时存在，起到活化铝基体的目的。
(4) 退火后空冷能够有效抑制铝镓合金晶粒的长大，减少晶界裂纹的产生，提高产氢速率和产氢量。
与退火后炉冷相比，空冷后的铝镓合金其单位质量铝基体产氢量的最高值由63.7ml 提升到96.4 ml，经换算储氢量能达到16%。
(5)金属熔炼炉制备的Al90-Ga7-In2-Sn1合金样品产氢曲线基本上是一条直线，产氢速率基本恒定，能够持续产氢35min以上，产氢量能够达到94%。
四、前景与展望对于氢能源的有效利用，有的目标已经实现，有的仍在探索之中。
氢能源作为一种新的清洁能源，对人们的生活的影响无处不在，而氢的利用也越来越发挥着重要的作用。
而氢能源的开发利用技术也在不断的更新着。
例如在氢能源在汽车方面的应用氢能汽车作为交通工具具有非常清洁的特点。
现在，氢通常贮存在金属氢化物中随车携带。
发动机中的睡还有汽车尾气排放的余热就可以作为释放氢所需要的热量。
利用氢能发电国内大型的电站例如水电站用火力发电的，或者利用核能发电的，全部通过把电输往电网，然后派到各家各户。
在用电的过程中，电量使用的高峰或者是低谷，造成了用电使用的不便，尤其在电的使用高峰中，使用起来更灵活高效的方式是我国急需的发电工程。
而氢能作为一种发电方式非常符合这样的要求。
使用氢气以及氧气混合燃烧的方式，组成氢氧发电机组。
而且这种组合可以作为火箭型内燃发动机配的，它并不需要非常复杂的蒸汽式锅炉系统，所以结构非常简单，维修起来也很方便，启动起来也很迅速，可以随着需要或开或闭，或用或停。
在电网使用低负荷的时候，氢氧发动机还可吸收多余的电量进行电的解水功能，生产氢和还有，这样可以留着到高峰时发电用。
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