【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)問題的加重,推動了氫能的開發(fā)及使用。廉價(jià)高效的制氫儲氫技術(shù)是目前研究的重要課題。理論上鋁的性質(zhì)活潑、價(jià)格便宜,能與水反應(yīng)產(chǎn)生大量的氫氣,成為現(xiàn)在研究制氫的一個(gè)重要材料。但是實(shí)際上鋁親氧易產(chǎn)生氧化膜,阻礙在常溫條件下的鋁水反應(yīng)。所以鋁水制氫的關(guān)鍵是破除惰性氧化膜,提高鋁的活性。本文通過研究合金化方法,通過熔煉制備Al-Ni-Sn-In合金、Al-Sn-SiC合金、Al-Co合金,研究了合金成分、水解溫度以及堿度對鋁基合金的活性及水解速率的影響。此外,采用XRD和SEM等分析測試手段,分析了合金的相結(jié)構(gòu)和腐蝕表面形貌以及元素分布,及電化學(xué)工作站研究電化學(xué)腐蝕性能,進(jìn)一步明確了鋁基合金的水解機(jī)理。添加其他材料的鋁基合金,可生成新的相,增大了基體內(nèi)部的缺陷,明顯改善了合金的活性,且合金的轉(zhuǎn)化率都達(dá)到90%以上,單位質(zhì)量的制氫量都接近理論值,鋁基合金的電極電位變負(fù),說明材料的易腐蝕。其中,低熔點(diǎn)合金和非金屬材料的添加,明顯提高了鋁基合金的水解速率,在25℃15wt.%KOH溶液的條件下Al-4wt.%Sn-1wt.%SiC的平均水解速率高達(dá)到18.92 ml/min·g,而添加高熔點(diǎn)鈷的鋁基合金在同等條件下的水解效果卻差很多。鋁基材料的水解本就屬于放熱反應(yīng)。溫度的提高改善了鋁水解反應(yīng)的動力學(xué)性能,提高鋁的活性。提高反應(yīng)溫度有助于提高鋁水解反應(yīng)的產(chǎn)氫速率,且在短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到水解最大值。溫度的增大都普遍縮短了水解所需時(shí)間。增大堿度同樣能提高水解速率,但是溫度的影響則更為明顯。本論文所研究的鋁基合金能在25℃15wt.%KOH溶液中與水反應(yīng)生產(chǎn)氫氣,可作為燃料電池的氫源。為提高鋁基材料的活性提供理論依據(jù),同時(shí)為實(shí)現(xiàn)On-board制氫技術(shù)提供了可能。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ116.2

【參考文獻(xiàn)】

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9 于嬌嬌;蘇偉;孫艷;;水制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2012年05期

10 郝明明;陳星宇;趙中偉;田忠良;;鋁鈣合金的制備及其水解制氫性能[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2012年08期

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本文編號：2801316