【摘要】：化石燃料直接燃燒是造成空氣污染的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,因此,迫切需要可再生和清潔燃料供應(yīng)能源。氫是一種很有吸引力的燃料,具有較高能量密度、產(chǎn)物無(wú)污染和自然資源豐富等優(yōu)點(diǎn)�；剂系闹卣�、水的分解和金屬、合金與水的反應(yīng)等都能提供氫能源。在這些方法中,金屬與水反應(yīng)生成氫氣的技術(shù)簡(jiǎn)單、可控,能實(shí)時(shí)提供氫源。鋁是地殼中含量最豐富的金屬,廉價(jià)易得,存儲(chǔ)方便,安全,但是鋁表面致密的氧化膜阻礙反應(yīng)發(fā)生。目前通過(guò)鋁在不同溶液中制氫,氧化物活化鋁制氫,合金活化鋁制氫,碳活化鋁制氫等方法,已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。本文以鋁-水反應(yīng)為研究基礎(chǔ),探究鋁在不同介質(zhì)中的反應(yīng)特征和反應(yīng)機(jī)制,并采用XRD、SEM-EDX等對(duì)鋁-水反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,通過(guò)動(dòng)力學(xué)計(jì)算和電化學(xué)的測(cè)試分析其反應(yīng)機(jī)制。主要結(jié)論如下:(1)研究不同的酸堿介質(zhì)中鋁-水反應(yīng)的產(chǎn)氫情況。研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論是在酸性介質(zhì)中還是堿性介質(zhì)中,產(chǎn)氫速率和產(chǎn)氫量都會(huì)隨著溫度的升高而增大,隨著濃度(質(zhì)量)的增多而提高。但在CoCl_2介質(zhì)中,溫度過(guò)高或濃度過(guò)大,都會(huì)加速Co的團(tuán)聚,阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。(2)研究不同的酸堿介質(zhì)中的鋁-水反應(yīng)產(chǎn)氫動(dòng)力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn),不同介質(zhì)中的鋁-水反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型不同,說(shuō)明反應(yīng)的機(jī)理不同。在不同的介質(zhì)中,溶液的pH、溶液的狀態(tài)、溶液中存在的離子或固體,都會(huì)對(duì)鋁-水反應(yīng)產(chǎn)氫過(guò)程產(chǎn)生較大的影響。(3)研究Co單質(zhì)對(duì)鋁-水反應(yīng)產(chǎn)氫的影響。研究發(fā)現(xiàn),在不同介質(zhì)中,加入Co都能促進(jìn)鋁-水產(chǎn)氫反應(yīng)的發(fā)生和進(jìn)行。Co粉在參與鋁-水反應(yīng)的過(guò)程中,形貌和大小發(fā)生了變化。隨著Co質(zhì)量的增加,反應(yīng)誘導(dǎo)期逐漸縮短,反應(yīng)速率成倍提高,產(chǎn)氫量增多。加入Co粉后溶液的電位均降低,利于氫氣的產(chǎn)生。
【圖文】：

進(jìn)入緩慢反應(yīng)階段。沉淀在OH-，是的 Al 與沉淀物的表面 OH-濃度似。當(dāng)溶液中的 OH-達(dá)到一定的濃度，過(guò)程。在批量實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝淮蜗蛉軕覞嵋�。Al(OH)3溶液中較高的 pH 值和在 NaAlO2溶液中 pH 中是 12~13，速破壞氧化膜使 Al 被迅速腐蝕。溶液中所以在反應(yīng)的最開(kāi)始 OH-濃度減小。如形，所形成的 Al(OH)3顆粒較小，且有NaAlO2的濃度大于 0.75mol/L 時(shí) ，提供腐蝕。2.4 不同介質(zhì)中鋁-水產(chǎn)氫電化

圖 4.6 (a)購(gòu)買(mǎi) Co 粉 (b)回收 Co 粉 (c)CoCl2介質(zhì)回收 Co 粉圖 4.6 是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用到 Co 粉的 XRD 衍射圖和 SEM 圖，，(a)是購(gòu)買(mǎi) 粉，(b)是每次反應(yīng)結(jié)束后，磁子上回收的 Co 粉，(c)是 CoCl2介質(zhì)中反應(yīng)后上回收的 Co 粉，通過(guò) XRD 衍射圖可以看出，三種不同途徑得到的 Co 粉是的，但形貌卻不同。參與了鋁-水反應(yīng)的 Co 粉由小顆粒變成了均勻的片狀 在鋁-水反應(yīng)過(guò)程，Co(0001)面吸附 H2O，并在表面分解成 H 和 O，兩個(gè) H 結(jié) H2被釋放出來(lái)，O 繼續(xù)留在 Co(0001)[76 -77]。我們用回收的 Co 重復(fù)以上，得到的結(jié)果是相同的。這樣不僅提高了產(chǎn)氫效率還可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)的成本
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ116.2

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本文編號(hào)：2656085