铝碱溶液水解制氢技术研究
基于便携式制氢-储氢体系的铝水解技术研究进展
基于便携式制氢-储氢体系的铝水解技术研究进展刘姝;范美强;李璐;黄岳祥;陈达;舒康颖【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2011(35)3【摘要】The progress of hydrogen generation-storage from aluminum hydrolysis as hydrogen sources for portable fuel cells was reviewed. The advantage, shortcoming and improvement of hydrolysis proteries were summarized, such as aluminum hydrolysis in alkali solution or aluminum alloys in water. The hydrolysis mechanism and activation mechanism of aluminum was also discussed in order to have a comprehensive knowledge of the hydrogen generation-storage method.%综述了便携式燃料电池氢源的铝水解制氢-储氢技术的研究进展,总结了铝水解制氢反应的优缺点及水解性能改善所进行的探索.如铝-碱液水解反应,铝合金化等.阐明了铝水解反应机理及铝合金活化机理,旨在使人们对铝水解制氢-储氢技术的全面了解.【总页数】4页(P334-337)【作者】刘姝;范美强;李璐;黄岳祥;陈达;舒康颖【作者单位】中国计量学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,浙江,杭州,310018【正文语种】中文【中图分类】TM911【相关文献】1.燃料电池汽车供氢新技术--硼氢化钠水解制氢 [J], 潘相敏;马建新2.AIP潜艇燃料电池供氢新技术--硼氢化钠水解制氢 [J], 王新喜3.氢能利用与制氢储氢技术研究现状 [J], 林才顺;魏浩杰4.铝汞合金体系常温水解制氢技术 [J], 范美强;徐芬;孙立贤5.金属氢化物储氢研究进展——储氢系统设计、能效分析及其热质传递强化技术[J], 李龙;敬登伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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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金属基材料水解制氢的研究现状
金属基材料水解制氢的研究现状随着环境恶化，氢能作为一种无污染的能源正受到人们密切的关注，铝作为一种比能量高，储量丰富，性质活泼的金属，而且在热力学趋势上很容易与水发生反应生成氢气。
铝作为制氢材料能有效解决氢能在运输和使用上的瓶颈，将大大降低氢能使用的成本。
标签：金属基；铝基合金；水解制氢；合金化引言能源作为人类生活的重要物质基础，其来源随着时代变迁也在不停发生着变化。
上世纪中叶以前，人类大多都以原始的煤作为能源来源；由于现代工业的不断完善，尤其是汽车行业的迅猛发展，石油[1]逐渐取代煤成为世界主流消耗能源。
氢能，作为理想的二次能源之一，是一种优秀的能源载体，它具有其它能源不具备的特性。
目前氢能主要来源于以下途径：硼氢化物水解制氢、电解水制氢、光电催化水解制氢、催化重整技术制氢、生物质制氢技术、金属基材料水解制氢等。
1 金属铝水解制氢的发展现状目前国内外采用的方法主要有一下几种方法来提高合金的反应活性[2-6]：在碱性环境下发生反应；在氧化物或盐存在的环境下促进反应的进行；改变金属铝的形态，增大表面积，把铝制成铝箔、铝粉、片状等；合金化。
1.1 铝在碱性溶液中水解制氢的研究赵增典[2]等研究了铝粉在碱溶液中的制氢反应速率，在0.4mol/L的NaOH 溶液中，径粒为16μm的铝粉反应速率可达1025mL·min-1·g-1。
范美强[3]等研究了Al在碱溶液中水解制氢的相关性能，实验发现，当碱浓度由0.1mol/L增加到0.5mol/L时，制氢反应速率由12mL·min-1·g-1增加到38mL·min-1·g-1。
1.2 无机盐或金属铝陶瓷体系活化铝水解制氢采用球磨法能有效细化晶粒、提高粉末活性。
许多研究者想到利用这个方法去活化金属铝，提高铝水解制氢的速率。
研究发现，球磨过程中可通过添加一些具有一定硬度的可溶性无机盐或者金属铝陶瓷体系作为助磨剂，以达到消除团聚的目的。
开题报告铝基材料快速水解制氢的研究
国外在提高铝基材料水解制氢速率的方法 上的研究方向主要是Al粉，因为Al粉反应速度 快，但是制备Al粉以及储备Al粉的设备都相对 昂贵。
AL粉 •由于其较大的反应接触面积，具有较高的产氢速率 •昂贵复杂的制造过程和存储在真空 •与水接触会发生爆炸
氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量 ，这个过程只生成水,是一种很有利用价值的 能源。作为一种清洁、高效、安全、可持续 的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清 洁能源，是人类的战略能源发展方向。但存 在一个很大的阻碍氢能大规模应用的因素就 是氢的快速制备。
但电解水制氢工艺是一种昂贵的制氢技术， 此技术只有在利用夜间过剩电力或可再生能 源获得的电力如太阳能发电和水电时其经济 上才合理。因此该工艺不能被广泛推广利用 。
铝基材料水解制氢
Al + 3 H2O → Al(OH)3 + 3/2 H2 Al+3H2O+KOH→KAl(OH)4+ 3/2 H2 KAl(OH)4→KOH+Al(OH)3 铝是一种储量丰富,比能量高,性质活泼的金属,与水 反应产生氢气具有很大的热力学趋势。但铝基材料 水解制氢速率并不是很快，并且容易被氧化在表面 形成一层致密的氧化物薄膜，阻止反应持续进行， 因此不能实现氢气的实时制取与利用。
针对铝容易被氧化形成致密氧化膜，我 们在铝中添加的合金元素与铝形成低熔点共 熔合金,由于合金元素进入到铝的晶格中,使得 铝的晶体结构发生变化,当合金发生氧化时,只 能形成孤岛状的氧化膜,从而达到了破坏了原 来致密氧化膜的连续性目的,使得氧化反应能
持续进行;另外铝基材料水解制氢反应时的微 环境发生了变化，由于合金元素的溶解,使反 应微区的溶液性质发生变化,导致铝的腐蚀电 位产生变得更负和氧化膜加快溶解,从而达到 提高铝水解反应活性的目的。
铝水制氢反应浅析
铝水制氢反应浅析王昊辰;王海波【摘要】氢气是一种重要的可再生、环保能源.铝水反应制氢是近年来备受关注的制氢方式.浅析了铝水反应制氢的发展状况,主要分析了各种铝水制氢反应的方法和相应设备,并对铝水反应制氢的前景进行了展望.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)010【总页数】3页(P2092-2094)【关键词】铝水反应;制氢;能源【作者】王昊辰;王海波【作者单位】中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺113001;中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TM91121世纪，随着人类对环境保护意识的逐渐增强，清洁能源越来越受重视。
氢气作为一种清洁能源和高热值的燃料，正受到人们越来越多的关注[1]。
铝是地壳中含量最多的金属元素，来源广泛，价格低廉，密度低，而且储氢值高达11.1%(质量分数)，是一种良好的氢载体[2]。
目前，生产氢气的主要方法有：化石燃料制氢、电解水制氢和生物质制氢。
目前大约95%的氢气是通过化石燃料和水蒸气部分氧化重整制得。
虽然成本较低且方法成熟，但并不环保。
电解水制氢虽然环保，但能耗大、成本高。
生物质制氢是新型制氢方法，但效率较低。
铝作为一种较活泼的金属，易与弱酸和弱碱溶液发生反应，且反应速率较高，因此铝水制氢的方法在近年来得到广泛的关注和重视。
铝水制氢的化学反应方程式是：常温下，铝具有较高的反应活性，但铝的表面会有一层致密的氧化膜阻碍铝与水的反应。
所以在铝水反应制氢中，如何去除铝表面的氧化膜和去除铝表面氧化膜的效果如何，将直接影响铝水反应制氢的效率。
法国科学研究中心的Digne[3]通过研究发现，当温度在室温至280℃时，主要按照公式(1)进行反应，副产物主要是氢氧化铝；当温度在280℃至480℃时，主要按照公式(2)进行反应，副产物主要是羟基氧化铝；当温度高于480℃时，主要按照公式(3)进行反应，副产物主要是氧化铝。
铝——水反应制氢发展浅析
合材料作为制氢材料引起 了人们 的关注 ， 一方面铝是地壳中含量 最丰富 的金属元素 ， 而且它还具有很 高的能量密度 ２ ９ ＭＪ ＆ｇ 啪 ， 最
后， 铝能被完全的循环利用 ， 符合现在使用可持续能源 的主题。 【 １ Ｏ １ 指 出， 密的一水软铝石 粉末 与铝粉在 较高的温度下反应 ， 能在 常温下 ， 铝与水不会直接发生反应 。 但在高温熔化的状态下 ， 铝粉表面形成一层弱机械性 、 高密度的 一 Ａ １ Ｏ ， ， 而这层 一 Ａ Ｉ ： Ｏ ， 铝能与水蒸气发生反应 。实验显示 出纳米级 的铝粉 ， 其 比表面积 与水反应又能生成一 水软铝石 ， 通过 积累 ， 厚度增加 至与 内部 的 大、 尺寸小 ， 在常温下 便可 与水直接反应产生氢气 。 但是微米级的 铝接触并且发生反应 ， 从而在二者之间产生氢气泡 。 铝粉需要在 １ ０ ０ ０ ￣ Ｃ 高温才能与水蒸气反应Ｉ ３ １ 。 Ｄ ｉ ａ ｋ ｏ ｖ等人 ［ ４ １ 发现通 ２ ． ４铝合金与水反应制氢 过调 整纳米铝 、 硼氢化钠和水 的混合物 的 比例 ， 混 合物可 以具有 铝与水在没有碱参与的条件下也可 以直接反应产生 氢气 ： 很好 的氢 产量（ 质量分数 ７ ％） 和氢气产率（ ７ ４ ％一 ７ ７ ％） 。但 因为纳 ２ Ａ ｌ ＋ ６ Ｈ ２ ０— ÷ ２ Ａ ｌ （ Ｏ Ｈ ） ３ ＋ ３ Ｈ ２ （ １ — ４ ） 米铝 和 Ｎ ａ Ｂ Ｈ 的成本太高 ， 而限制 了该方法 的应用推广 。铝参加 根据方程式计算 出铝的理论产氢量 只有 ３ ． ７ ｗ ｔ ． ％，而 ｚ ｎ和 反应后会 在表面形 成一层 氧化膜 ， 阻碍反应 的继续发生 。因此破 Ｍｇ的理论产氢量 分别 为 ３ ． ３ ｗ ｔ ． ％和 ２ ． ４ ｗ ｔ ． ％。在 中性 条件下 制 除铝 表面的氧化膜 是铝水反应制氢 的瓶颈 ， 而如何破除铝表面 的
利用铝金属的活化从水中制取氢气
利用铝金属的活化从水中制取氢气摘要在液态共晶体系Ga–In(70:30)和Ga–In–Sn–Zn (60:25:10:5)体系中，铝金属的活化性能得到提高，所得到的样品的分散度>0.5毫米，这样的的颗粒尺寸可以使铝粉末和水的反应变得十分剧烈，释放出大量的氢气。
当前的工作在于研究活化铝和水的氧化速率，该速率取决于共晶的组成成分、反应温度以及粉末粒度。
我们对主要共晶的组成成分对铝的水解能力的影响进行了讨论。
关键词：铝金属，液态共晶，活化1、引言20世纪末，由化石能源所造成的环境污染和自然资源方面的枯竭等问题日益严重，因此急需寻求一种新的能源来代替。
氢能是解决这些问题方面的一个途径。
为了在工艺循环中引入氢气，需要解决三个最重要的问题：制取氢气，储运氢气，以及利用氢气。
目前在这条产业链中最大的问题是一个如何将氢气存储和输送给消费者。
造成这一问题的原因有很多，如氢气的性能密度低，流动性好，液化和固化温度低，且易燃易爆。
这些属性成了阻碍成功和快速的解决氢气储运问题的主要障碍，并阻碍了在现代电力技术中引进氢气发电。
一个可能的解决这一问题的方法是将氢气以的潜在形式进行存储，并在所需消耗氢气的地方直接产氢，即把制氢阶段和消费阶段结合在一个系统、一个设备中。
1.1制氢从已知生产氢的方法中可知，利用一些轻质金属元素或它们的氢化物相互作用，与水直接反应的方法是目前制氢中最具有前景和接近实际应用的。
考虑到可实际操作性和制氢能力，硼氢化钠（1g可释放出2.4L氢气），铝（1g可释放出1.245升氢气），镁（1g可释放出0.95升氢气），以及它们的氢化物是目前最具前景的。
所有这些物质都有优点和缺点，根据给定物质的特性，如价格，可用性，环境安全性和可用性，作为可便携式氢气制备器，铝金属具有最佳的参数。
然而，众所周知，铝在通常条件下是不与水发生氧化反应，因为它表面会生成一层致密的氧化膜，使其在室温下仅能与酸和碱发生反应。
这样的试剂制氢，显然无法到达便携式和家庭使用这一条件，例如，移动电话或笔记本电脑的充电器。
一种水解制氢的方法
一种水解制氢的方法引言水解制氢是一种利用水来产生氢气的技术，具有环保、可再生的特点。
目前，水解制氢方法有很多种，其中一种新的方法正在被广泛研究和应用。
本文将介绍这一种水解制氢的新方法及其优缺点。
方法介绍这种新的水解制氢方法主要基于铝和水的反应。
铝和水反应会产生氢气和氢氧化铝。
通过优化反应条件和使用特殊的催化剂，可以使反应更加高效和可控。
具体操作步骤如下：1. 准备铝粉和水，按一定比例混合；2. 在反应容器中加入合适的催化剂，以加快反应速率；3. 加水使反应开始，并且控制反应的温度和压力；4. 收集产生的氢气。
优点这种水解制氢方法具有以下优点：1. 环保：该方法只是通过铝和水的反应来产生氢气，没有其他的化学物质参与，相比其他制氢方法更环保；2. 可再生：铝是一种广泛存在的金属，可以通过回收利用来减少资源消耗；3. 高效率：通过改变反应条件和使用特殊的催化剂，可以提高氢气的产量，使制氢过程更加高效；4. 安全性高：由于使用的原料和条件相对简单，制氢过程中的安全风险较低。
缺点然而，这种水解制氢方法也存在一些缺点：1. 反应速度较慢：虽然通过使用催化剂可以加快反应速率，但相对于其他制氢方法，这种方法的反应速度相对较慢；2. 高成本：虽然铝是广泛存在的金属，但纯度较高的铝粉成本较高，增加了制氢过程的成本。
应用前景水解制氢是一种可持续发展的制氢技术，在未来可能得到广泛应用。
这种新的水解制氢方法在环保、可再生性和安全性方面具有很大优势，可以应用于各个领域，如能源生产、航空航天和汽车工业等。
结论通过对这种新的水解制氢方法的介绍，我们可以看出它具有很大潜力和应用前景。
虽然仍然存在一些缺点，但随着技术的不断进步和发展，这种方法有望成为一种重要的制氢技术。
进一步的研究和实验将有助于改善制氢效率和成本，推动水解制氢方法在能源领域的应用。
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)。
常温常压铝水反应制备氢能源新材料的研究_张亦杰
大 量 能 源 ，环 境 污 染 较 大 ．加 之 至 今 仍 未 有 效 解 决 氢 气 贮 存 问 题 （即 使 真 空 密 封 的 氢 燃 料 箱 ，每 天 泄 漏 率 仍 可 达 ２％ ），制 约 了 燃 料 电 池 的 发 展 ．
金属 铝 通 过 水 解 反 应 产 生 氢 气，是 一 种 非 常 有 前景的氢能源储存 和 运 输 方 式，可 从 根 本 上 解 决 氢 的储存及泄漏等一 系 列 问 题．但 普 通 的 铝 及 铝 合 金
ｂｅｔｗｅｅｎ Ａｌ／ＴｉＢ２ ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ
在反应后粉末的组成之中，Ａｌ（ＯＨ）３ 为铝与水 的 反 应 产 物 ，两 者 的 反 应 如 下 ：
Ａｌ＋Ｈ２Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）３＋Ｈ２↑ 分析认为，Ａｌ２Ｏ３ 是 在 反 应 产 物 的 烘 干 过 程 中 产生的，由 于 烘 干 过 程 中 部 分 Ａｌ（ＯＨ）３ 产 生 了 分 解，从而在反应产物的 ＸＲＤ 衍射峰中检 测 到 Ａｌ２Ｏ３ 的 存 在 ：Ａｌ（ＯＨ）３ →Ａｌ２Ｏ３ ＋Ｈ２Ｏ． 为验 证 水 的 纯 度 对 铝 水 反 应 过 程 的 影 响，利 用 自 来 水 与 复 合 材 料 粉 末 进 行 反 应 ．实 验 结 果 表 明 ，此 反应过程及反应产物的物相组成均与蒸馏水的反应 过程和反应产物相 同，证 明 该 复 合 材 料 粉 末 对 水 有 良 好 的 适 用 性 ，这 为 该 材 料 的 实 际 应 用 提 供 了 便 利 ． 在 不 借 助 外 来 催 化 剂 （如 硼 氢 酸 钠、氢 氧 化 钠 等）条件下，此复合 材 料 粉 末 能 与 水 直 接 发 生 反 应， 其原理来源于铝合 金 在 水 溶 液 中 的 电 化 学 腐 蚀．当 铝中有不同电极电 位 的 第 二 相 存 在 时，会 在 第 二 相 周 围 发 生 不 同 程 度 的 析 氢 反 应 ，从 而 导 致 铝 的 腐 蚀 ， 此过程因第二相的 含 量 及 分 布、铝 的 钝 化 等 问 题 往 往不能持续进行．对于 ＴｉＢ２ 颗 粒 增 强 Ａ３５６ 复 合 材 料，腐 蚀 主 要 是 ＴｉＢ２ 颗 粒 与 铝 之 间 的 电 化 学 腐 蚀［６－７］，铝在阳极发生溶 解，ＴｉＢ２ 颗 粒 作 为 阴 极 产 生 析 氢 反 应 ．本 文 所 用 铝 复 合 材 料 粉 末 ，其 第 二 相 的 含 量 较 高 ，且 弥 散 分 布 在 铝 基 体 中 ，故 铝 的 表 面 钝 化 现 象 得 到 抑 制 ，导 致 电 化 学 腐 蚀 持 续 进 行 ，从 而 不 断 的 产 生 氢 气 ．其 阴 极 、阳 极 反 应 原 理 分 别 为 ： ２Ｈ＋２ｅ－ →Ｈ２↑， Ａｌ→Ａｌ＋ ＋３ｅ－
铝水反应制氢技术
铝水反应制氢技术铝水反应制氢技术是一种绿色环保的氢气制备方法。
铝水反应指的是铝与水发生化学反应，产生氢气和氢氧化铝的过程。
该技术在能源领域具有重要的应用价值，可以用于制备氢气作为清洁能源的替代品。
铝水反应制氢技术的原理很简单，当铝与水接触时，铝表面的氧化膜会被水分解，生成氢气和氢氧化铝。
反应的化学方程式可以用以下方式表示：2Al + 6H2O -> 2Al(OH)3 + 3H2从这个方程式可以看出，每2个铝原子可以产生3个氢气分子。
由于氢气是一种高效的能量源，因此铝水反应制氢技术被广泛研究和应用。
铝水反应制氢技术有许多优点。
首先，铝是丰富的资源，广泛存在于地壳中。
其次，铝水反应是一种非常安全的制氢方法，不会产生有害物质或排放污染物。
此外，铝水反应的反应速率较快，制氢效率高，可以满足一定规模的氢气需求。
然而，铝水反应制氢技术也存在一些挑战和限制。
首先，铝的生产和加工过程相对耗能，会产生一定的环境影响。
其次，由于铝水反应需要外部能量来启动，因此需要一定的能源投入。
此外，铝水反应产生的氢气需要进行后续处理和储存，以确保安全使用。
尽管存在一些挑战，但铝水反应制氢技术仍然具有巨大的发展潜力。
随着清洁能源需求的增加，人们对氢气的需求也在不断增加。
铝水反应制氢技术作为一种绿色环保的制氢方法，有望在未来得到更广泛的应用。
总的来说，铝水反应制氢技术是一种绿色环保的氢气制备方法，具有广阔的应用前景。
通过充分利用铝的资源，可以高效地制备氢气，为清洁能源的发展做出贡献。
随着技术的不断进步和完善，相信铝水反应制氢技术将在未来发挥更重要的作用。
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。
铝离子水解的应用实验原理
铝离子水解的应用实验原理1. 实验目的研究和了解铝离子水解的原理以及其在环境污染治理等领域的应用。
2. 实验器材和试剂•实验器材–烧杯–称量瓶–铝盐试剂–pH计•试剂–硝酸铝–醋酸铝–硫酸铝3. 实验步骤1.使用称量瓶准确称取一定质量的铝盐试剂（如硝酸铝、醋酸铝或硫酸铝），注意要保持质量的准确性。
2.将称取好的铝盐试剂加入烧杯中，并加入适量的纯水，使溶液浓度适中。
3.使用pH计测定溶液的初始pH值，并记录下来。
4.通过加热加快反应速度，将烧杯中的溶液加热至适当的温度，如80°C。
5.反应结束后，再次使用pH计测定溶液的pH值，并记录下来。
4. 实验结果分析在实验过程中，铝离子会发生水解反应，生成氢氧化铝沉淀以及反应溶液中的氢离子。
根据水解反应的化学方程式:Al3+（aq）+ 3H2O（l）→ Al(OH)3（s）+ 3H+（aq）可以看出铝离子会与水反应生成氢氧化铝沉淀，同时产生酸性反应。
因此通过测定溶液的pH值可以确定铝离子水解的程度。
根据实验结果，通过比较烧杯中溶液的初始pH值和反应后的溶液pH值的变化，可以了解铝离子水解的程度。
如果溶液的pH值明显下降，说明铝离子水解反应较为剧烈，反应程度较高。
5. 应用实验原理铝离子水解的应用实验原理主要应用在环境污染治理领域，特别是对于含有高浓度铝离子的废水处理中。
通过铝离子水解反应，可以将废水中的铝离子转化为固体氢氧化铝沉淀，达到去除铝污染的目的。
此外，铝离子水解反应还可以在水处理过程中起到调节pH值的作用。
通过控制铝盐试剂的添加量和反应条件，可以有效调节水的酸碱度，使其稳定在一定的范围内。
6. 实验注意事项•在实验过程中要注意安全，避免铝盐试剂的接触和吸入，避免溶液的溅射。
•溶液的加热过程需要小心操作，避免烧杯的破裂。
•实验结束后要及时清洗实验器材和处理废液。
7. 结论铝离子水解是一种重要的化学反应，通过测定溶液的pH值可以确定水解程度。
铝水反应的新型制氢复合材料探究
铝水反应的新型制氢复合材料探究随着化石燃料的不断消耗和对环境威胁的加剧,洁净无污染的氢能利用技术以令人惊奇的速度快速发展。
直接压缩低温液氢法储氢能力较强,但储存和运输过程中的液氢气化、泄露等问题严重制约了其在民用领域的推广。
其他常用的储氢方法如金属氢化物储氢、碳纳米管储氢、金属有机化合物储氢等依然存在循环稳定性和热力学性能差等缺陷,无法满足现实需求。
而近年来受到关注的硼氢化钠水解制氢虽然有着储氢量高、产氢纯度高等优点,但是其价格昂贵、催化剂易中毒等缺陷却阻碍了其进一步的推广应用。
与其他制氢手段相比较,金属水解制氢具有能量密度大,单位质量体积小,易保存易运输等优点,是一种很有潜力的制氢方式。
其中,金属铝原料资源丰富,价格低廉,有利于大量生产和推广。
铝与水反应置换出氢气,水解过程安全稳定,氢气纯度高,无有毒气体产生,清洁无污染,同时具有很高的理论产氢量(1 245 mL/g)。
虽然铝水反应在热力学意义上能够自发进行,但是新鲜的铝表面会迅速生成一层致密的氧化膜,阻止水解反应的进一步进行。
所以如何破除这层氧化膜,是铝基水解制氢材料在室温下应用的关键问题。
向反应系统中加入碱是一个促进反应进行的简单而有效的办法,而碱溶液的运用将对装置设备和使用人员造成潜在的危害,需要进一步的工作来改善这个问题。
Soler等人报道了一种使用铝在海水中悬浮铝酸钠溶液的制氢系统。
结果表明,当使用NaAlO2和Na2SnO3代替NaOH在铝水反应中的催化作用时,在同样的pH 条件下,使用Na2SnO3代替NaOH 能提高氢气的产生速率。
Dai等人将NaOH 和Na2SnO3的组合使用,有效提高了铝水反应系统的产氢速率,显著减少了NaOH 溶液的浓度,兼顾了铝水反应的动力学性能和碱腐蚀问题。
另一方面,为彻底摆脱碱性溶液对系统装置的负面影响,最好的办法是使用中性的溶液或是单纯的水来直接与铝进行反应。
范美强等人采用熔炼和球磨的方法向纯铝中掺杂了多种低熔点金属来提高铝基制氢材料活性。
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万方数据万方数据的水解速率为１１１ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ），而在３１３Ｋ的碱溶液中的水解速率为１８７ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ），随温度继续升高到３２３Ｋ和３３３Ｋ，水解速率相应增加到２３５ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ）和２４８ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ）。
温度的提高改善了合金水解动力学，但对铝粉水解氢气产量没有影响。
２．２盐及球磨时间的影响图４为铝．盐球磨产物在０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中水解的氢气生成曲线。
盐的加入，提高了铝粉的初始水解速率。
随盐含量由１０％提高到３０％，在１ｍｉｎ水解过程中，铝粉的水解速率为６０４、６７７ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ）和７２８ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ）。
但盐含量提高，相应减小了混合物中铝粉的含量，导致混合物水解氢气生成量的减小，因此要综合考虑，选择适当的盐含量。
盐的作用，主要是在球磨过程中防止金属铝的团聚。
铝粉在机械球磨过程中易团聚成块。
而加入盐后，盐颗粒易粉碎成小颗粒，这些颗粒附载在金属铝表面，可以防止铝．铝之间的结合，减小了团聚的可能性，所以铝．盐混合物以粉末颗粒存在。
在球磨过程中，铝一盐球磨产物产生大量的新鲜表面和缺陷，但由于受实验条件限制，我们无法测量铝．盐球磨产物的比表面积。
产，一旦京制镫酬ｆ，一县旃艘键删图５不同球磨时间的铝一盐混合物在０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中的氢气生成曲线Ｆｉｇ．５ＨｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆＡＩ－１０％ＮａＣＩｍｉｘｔｕｒｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｉｎ０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨｓｏｌｕｔｉｏｎ以进一步肯定上述结论。
在图６中，对比了不同球磨时间的铝．盐混合物的ＳＥＭ。
未球磨的铝粉，是粒径为１３ｇｍ左右的圆球小颗粒，但经过ｏ．５ｈ的机械球磨后，铝粉的表面产生大量的缺陷和新鲜表面，同时铝粉的形状由圆球型向小长条型转变。
而随球磨时间的进一步延长，小长条型的铝粉又不停的断裂，铝粉的粒径逐渐减小，如图所示，球磨５ｈ的铝粉粒径为５０～１００Ｉ．ｔｍ，而球磨延长到１０ｈ，铝粉粒径仅仅只有１０～５０ｐ．ｍ左右。
图４铝一盐球屠产物在０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中水解的氢气生成曲线“Ｆｉｇ．４ＨｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｍｉｌｌｅｄＡｌ－ＮａＣＩｍｉｘｔｕｒｅｉｎ０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨｓｏｌｕｔｉｏｎ图５为不同球磨时间的铝．盐球磨产物在常温Ｏ．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中水解的氢气生成曲线。
与未球磨的铝粉相比，球图６不同球磨时间的铝一盐混合物的形貌分析磨０．５ｈ的铝一盐混合物具有更快的水解速率。
在１０ｍｉｎ的Ｆｉｇ．６ＳＥＭｏｆＡＩ—ＮａＣＩｍｉｘｔｕ怕ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉＩＩｉｎｇｔｉｍｅ水解过程中，产生１０４８ｍＬ／ｇ的氢气，水解速率为１０４．８ｍＬ／图７对比了５种铝合金球磨产物在０．２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶（ｍｉｎ·ｇ）；而随球磨时间的延长，铝一盐混合物在碱性溶液中具液中水解的氢气生成曲线。
在相同含量的金属铝前提下，添加有更快的水解速率，球磨５ｈ的铝盐混合物在４ｍｉｎ内结束水不同的金属，氢气的生成量并没有改变，但氢气的生成速率显解反应，产氢量为１０６７ｍＬ／ｇ，氢气水解速率为２６６ｍＬ／（ｍｉｎ·著不同。
合金水解生成速率的大ｄ，ＪＩＮ序依次为：ＡＩ－２０％Ｎａ—ｇ）；而球磨１０ｈ的铝．盐混合物，水解反应在２ｍｉｎ内结束，Ｃ１＞Ａ１－１０％Ｓｉ－１０％ＮａＣＩ＞ＡＩ－１０％Ｃｏ一１０％ＮａＣＩ＞ＡＩ－１０％氢气产量为１０４８ｍＬ／ｇ，水解速率为５２４ｍＬ／（ｍｉｎ·ｇ）。
结果表Ｉｎ．１０％ＮａＣｌ＞Ａ１－１０％Ｇａ－１０％ＮａＣＩ。
结果表明，硅的加入，对明，球磨时间的部分延长，仅仅加快水解速率，而对氢气产量铝合金水解速率的影响大于其它金属，如钴、铟、镓，但却小于无影响。
文献【４］已经指出，比表面积的增加，有利于混合物与盐的作用。
碱接触机会的增加，从而加快了铝的水解反应动力学。
而在本３结毫今文中，球磨时间的延长，有利于减小铝的颗粒粒径，增加铝的（１）分析了铝颗粒的粒径、碱的浓度、温度等因素对铝水新鲜表面和缺陷，从而增加了混合物的比表面积，最终加快了解性能的影响。
结果显示，铝粉粒径减小、碱浓度和温度的提铝粉的水解速率。
高有利于改善铝水解速率和氢气生成的速率。
通过不同球磨时间的铝·盐混合物的ＳＥＭ分析，我们可（２）采用机械球磨法制备铝．盐系列合金。
在同等条件．下，４９５２００９．６Ｖ０１．３３Ｎｏ．６万方数据图７铝合金一盐球磨产物常温水解的氢气生成曲线Ｆｉｇ．７ＨｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆＡＩ一１０％Ｍ（Ｓｉ、Ｃｏ、ＩｎａｎｄＧａ）－１０％ＮａＣＩａｌｌｏｙｉｎａｌｋａｌｉｎｅｗａｔｅｒａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ该系列合金的水解性能明显优于未球磨的纯铝粉。
而且，盐的作用明显优于金属添加剂。
扫描电镜结果显示，盐的加入，主２００９。
６Ｖ０１．３３ＮＯ。
６４９６要是破除了铝表面的氧化层膜，改变了铝颗粒的形貌，由小圆球变为小长条型。
并随球磨时间的延长，增加铝的比表面积。
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