氫能作為一種綠色無污染、可再生的二次能源,得到了國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注和認(rèn)可。但是在氫能廣泛應(yīng)用過程中還存在一定的問題,例如:目前制備氫氣的技術(shù)和方法存在制備的氫氣純度不夠、成本較高、產(chǎn)氫效率較低以及制氫過程中產(chǎn)生新的環(huán)境污染等問題。另外,由于氫氣的密度低、易燃易爆的特性,使得氫氣在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中存在著一定的技術(shù)難題,因此研究和發(fā)展一種低成本、制氫效率高、產(chǎn)氫過程安全可靠以及能即時(shí)產(chǎn)氫的原位制氫技術(shù)對(duì)于大規(guī)模推廣和應(yīng)用氫能具有十分重要的意義。本文采用傳統(tǒng)的熔鑄方法制備了一系列不同成分的高活性水解制氫用鋁合金,研究和分析了鋁合金的成分、水解溫度和細(xì)化劑（AlTi₅B）對(duì)鋁合金水解產(chǎn)氫性能的影響,并分析了鋁合金水解反應(yīng)機(jī)理。為了研究鋁合金的活化機(jī)制,采用X-射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、差示掃描量熱儀（DSC）、能譜分析儀（EDS）和X射線光電子能譜儀（XPS）等綜合分析表征方法對(duì)鋁合金的顯微組織、物相組成、相變過程以及元素分布、元素價(jià)態(tài)做了詳細(xì)的研究和分析。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:（1）利用熔鑄方法制備了不同化學(xué)成分的Al-Ga-Sn、Al-... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池的工作原理圖

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9備氫氣的方法主要有煤制氫、石油制氫和天然氣轉(zhuǎn)化制氫。以煤為原料制備氫氣的方式有兩種，一種是煤的焦化另一種是煤的氣化。煤的焦化制備氫氣是在隔絕空氣的條件下，溫度為900~1000℃時(shí)制備焦炭，其中副產(chǎn)品為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣中氫氣的體積分?jǐn)?shù)為55%~60%。煤的氣化制備氫氣是指煤在加壓或者高溫常壓條件下將煤炭氣化，煤與氣化劑反應(yīng)得到主要有H2和CO組成的混合氣，然后經(jīng)過一系列的工序去除硫，再加入水蒸氣和CO在特定的條件下發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2和CO2等，最后通過分離提純得到H2[26]。氣化主要反應(yīng)如下：(1-11)(1-12)具體工藝流程如圖1.2所示[26]。在煤制備氫氣的過程中伴隨著大量CO2的產(chǎn)生，并且生產(chǎn)裝備投資較大，不利于制備氫氣的可持續(xù)發(fā)展。圖1.2煤制氫工藝流程石油制備氫氣是以渣油或者重油為原料，在反應(yīng)容器中通入一定量的氧氣和水蒸氣，使原料油中的部分烴類燃燒，放出大量的熱量。剩下的烴與水蒸氣發(fā)生吸熱反應(yīng)生成CO和H2，整個(gè)反應(yīng)過程中不需要外界提供熱就可以達(dá)到自熱平衡。然后再通過高溫低溫變換、脫碳及甲烷化得到氫氣，具體的流程圖如圖1.3[15]。圖1.3石油制氫工藝流程圖天然氣中的主要成分為甲烷，甲烷中氫含量較高，所以從天然氣中生產(chǎn)氫氣的效率在80%左右。天然氣制備氫氣的方法主要有天然氣部分氧化重整制氫、天然氣水蒸氣重整制氫、天然氣部分氧化與水蒸氣重整聯(lián)合制氫、天然氣裂解制氫。天然氣水蒸氣重整制氫是世界上天然氣制備氫氣最常用的方法，其在工藝規(guī)模、技術(shù)可行性以及成熟性等方面處于很高的水平。在該工藝中所發(fā)生的基本反應(yīng)如下：轉(zhuǎn)化反應(yīng)（ΔH25℃=+206kJ/mol）(1-13)變換反應(yīng)（ΔH25℃=-41kJ/mol）(1-14)

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文2360℃，然后將裝有300ml自來水的500ml圓底燒瓶放進(jìn)水浴鍋中進(jìn)行加熱，測(cè)試不同水溫對(duì)產(chǎn)氫性能的影響。（3）溫度達(dá)到了設(shè)定的溫度，取1g鋁合金放進(jìn)圓底燒瓶中與水反應(yīng)，測(cè)試鋁合金的產(chǎn)氫量。（4）記錄并處理氫氣的體積和對(duì)應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)，計(jì)算鋁合金的產(chǎn)氫量、轉(zhuǎn)化率，并繪制成產(chǎn)氫曲線。根據(jù)鋁與水的水解反應(yīng)方程式計(jì)算可知，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下1g鋁與水完全反應(yīng)可以產(chǎn)生1244ml氫氣，考慮氫氣近似為理想氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：（2-1）公式中p代表氣體壓強(qiáng)（均視為一個(gè)大氣壓），V代表產(chǎn)生氫氣的體積，n代表氫氣的物質(zhì)的量，R代表理想氣體常數(shù)，T代表絕對(duì)溫度。當(dāng)氣體的壓強(qiáng)（p）和物質(zhì)的量（n）一定時(shí)，氣體的體積（V）與熱力學(xué)溫度（T）成正比。經(jīng)過計(jì)算得出室溫下1g鋁完全反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積（V1）為1358ml。假設(shè)鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W，鋁基復(fù)合材料的實(shí)際產(chǎn)氫量為V2，則鋁合金的產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化率μ可表示為：（2-2）鋁合金材料的產(chǎn)氫轉(zhuǎn)化率表示鋁基復(fù)合材料的反應(yīng)程度。圖2.1鋁合金材料水解產(chǎn)氫及氫氣收集裝置示意圖：1-鐵架臺(tái)，2-量筒，3-水槽，4-橡膠管，5-干燥管，6-干燥劑，7-圓底燒瓶，8-鋁合金材料，9-恒溫水浴鍋

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