【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機問題的加重,推動了氫能的開發(fā)及使用。廉價高效的制氫儲氫技術是目前研究的重要課題。理論上鋁的性質活潑、價格便宜,能與水反應產生大量的氫氣,成為現(xiàn)在研究制氫的一個重要材料。但是實際上鋁親氧易產生氧化膜,阻礙在常溫條件下的鋁水反應。所以鋁水制氫的關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,分析了合金的相結構和腐蝕表面形貌以及元素分布,及電化學工作站研究電化學腐蝕性能,進一步明確了鋁基合金的水解機理。添加其他材料的鋁基合金,可生成新的相,增大了基體內部的缺陷,明顯改善了合金的活性,且合金的轉化率都達到90%以上,單位質量的制氫量都接近理論值,鋁基合金的電極電位變負,說明材料的易腐蝕。其中,低熔點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到18.92 ml/min·g,而添加高熔點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。溫度的提高改善了鋁水解反應的動力學性能,提高鋁的活性。提高反應溫度有助于提高鋁水解反應的產氫速率,且在短時間內就達到水解最大值。溫度的增大都普遍縮短了水解所需時間。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溶液中與水反應生產氫氣,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),同時為實現(xiàn)On-board制氫技術提供了可能。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ116.2

【參考文獻】

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本文編號：2801316