واکنش آلومینیوم با آب برای تولید هیدروژن

هدف Hengyang توصیف و ارزیابی پتانسیل واکنش های آلومینیوم-آب برای تولید هیدروژن برای کاربردهای وسایل نقلیه هیدروژن در هواپیما است.اگرچه مفهوم واکنش فلز آلومینیوم با آب برای تولید هیدروژن جدید نیست، تعدادی از ادعاهای اخیر وجود دارد که چنین واکنش های آلومینیوم-آب ممکن است برای استفاده از دستگاه های سلول سوخت برای کاربردهای قابل حمل مانند ژنراتورهای اورژانسی و کامپیوترهای لپ تاپ استفاده شود.,و حتی ممکن است برای استفاده احتمالی به عنوان منبع هیدروژن برای وسایل نقلیه با سلول سوخت مورد بررسی قرار گیرد.

در نزدیکی دمای اتاق، واکنش بین فلز آلومینیوم و آب برای تشکیل هیدروکسید آلومینیوم و هیدروژن به شرح زیر است: 2Al + 6H2O = 2Al ((OH) 3 + 3H2.ظرفیت هيدروژن در اين واکنش 3 است.7٪ در وزن و ظرفیت هیدروژن حجمی 46 g H2/L است.

اگرچه این واکنش از نظر ترمودینامیکی مطلوب است، it does not proceed due to the presence of a coherent and adherent layer of aluminum oxide that forms on the surface of aluminum particles which prevents water from coming into direct contact with the aluminum metalکلید تحریک و حفظ واکنش آلومینیوم با آب در نزدیکی دمای اتاق حذف مداوم و / یا اختلال این لایه آکسید آلومینیوم منسجم / چسبنده است.

تعدادی از روش های ترویج واکنش برای واکنش آلومینیوم-آب مورد بررسی قرار گرفته است. این شامل افزودن ترویج کننده های هیدروکسید مانند NaOH، ترویج کننده های اکسید مانند Al2O3،و ترویج کننده های نمک مانند NaClاین افزونه ها باعث شکستن لایه اکسید آلومینیوم روی فلز آلومینیوم می شوند.واکنش آب با آلیاژ های آلومینیوم ذوب شده مانند آلومینیوم لیتیوم و آلومینیوم گالیوم مورد مطالعه قرار گرفته استدر این مورد، ماهیت ذوب شده آلیاژ مانع از ایجاد یک لایه آکسید آلومینیوم منسجم و چسبنده می شود. با این حال، هیچ یک از این روش ها تا به امروز از نظر تجاری قابل اجرا نبوده است.مفهوم استفاده از واکنش آلومینیوم-آب برای تولید هیدروژن در خودروهای هیدروژن دارای مشکلات متعددی استاول، سیستم های ذخیره سازی با استفاده از این رویکرد قادر به رسیدن به اهداف سیستم DOE 2015 از 5.5 وزن٪ هیدروژن و 40 گرم هیدروژن در هر لیتر نخواهد بود. دوم،بر مبنای Kinetics سرعت واکنش آلومینیوم-آب منتشر شدهبه نظر می رسد که این رویکرد برای رسیدن به هدف حداقل جریان هیدروژن DOE برای وسایل نقلیه با سلول سوخت دشوار است.هزینه تولید هیدروژن با این روش توسط هزینه فلز آلومینیوم تعیین می شود.

در حالی که سیستم های واکنش آلومینیوم-آب نمی توانند به اهداف ذخیره هیدروژن در وسایل نقلیه برسند،استفاده از آلومینیوم به عنوان یک عامل جدا کننده آب برای تولید هیدروژن ممکن است برای کاربردهای غیر خودرو مفید باشد.