元素添加对Al水解制氢影响的研究

发布时间：2020-08-23 08:35

【摘要】：随着环境污染和能源危机问题的加重,推动了氢能的开发及使用。廉价高效的制氢储氢技术是目前研究的重要课题。理论上铝的性质活泼、价格便宜,能与水反应产生大量的氢气,成为现在研究制氢的一个重要材料。但是实际上铝亲氧易产生氧化膜,阻碍在常温条件下的铝水反应。所以铝水制氢的关键是破除惰性氧化膜,提高铝的活性。本文通过研究合金化方法,通过熔炼制备Al-Ni-Sn-In合金、Al-Sn-SiC合金、Al-Co合金,研究了合金成分、水解温度以及碱度对铝基合金的活性及水解速率的影响。此外,采用XRD和SEM等分析测试手段,分析了合金的相结构和腐蚀表面形貌以及元素分布,及电化学工作站研究电化学腐蚀性能,进一步明确了铝基合金的水解机理。添加其他材料的铝基合金,可生成新的相,增大了基体内部的缺陷,明显改善了合金的活性,且合金的转化率都达到90%以上,单位质量的制氢量都接近理论值,铝基合金的电极电位变负,说明材料的易腐蚀。其中,低熔点合金和非金属材料的添加,明显提高了铝基合金的水解速率,在25℃15wt.%KOH溶液的条件下Al-4wt.%Sn-1wt.%SiC的平均水解速率高达到18.92 ml/min·g,而添加高熔点钴的铝基合金在同等条件下的水解效果却差很多。铝基材料的水解本就属于放热反应。温度的提高改善了铝水解反应的动力学性能,提高铝的活性。提高反应温度有助于提高铝水解反应的产氢速率,且在短时间内就达到水解最大值。温度的增大都普遍缩短了水解所需时间。增大碱度同样能提高水解速率,但是温度的影响则更为明显。本论文所研究的铝基合金能在25℃15wt.%KOH溶液中与水反应生产氢气,可作为燃料电池的氢源。为提高铝基材料的活性提供理论依据,同时为实现On-board制氢技术提供了可能。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ116.2

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 胥小丽;魏范松;肖兵;杨志轩;王想花;;片状Al-Ni合金快速水解制氢的研究[J];金属功能材料;2015年06期

2 刘昊;孙立贤;徐芬;李志宝;曹忠;;高活性Al-LiBH_4-Bi铝基复合制氢材料[J];电源技术;2015年11期

3 赵永志;蒙波;陈霖新;王赓;郑津洋;顾超华;张鑫;张俊峰;;氢能源的利用现状分析[J];化工进展;2015年09期

4 韩涛;侯击波;刘云;;铝液在碳化硅陶瓷中浸渗深度的影响因素[J];热加工工艺;2015年14期

5 刘金亚;张华;雷明镜;薛演振;;太阳能光伏电解水制氢的实验研究[J];可再生能源;2014年11期

6 张豪;邢丕峰;李萍;高莎莎;赵利平;;铝在氢氧化钠溶液中的电解加工与钝化机理[J];强激光与粒子束;2014年11期

7 赵少宁;李艾华;;铝空气电池的研究现状和应用前景[J];电源技术;2014年10期

8 朱勤标;常鹰;董仕节;罗平;;水解制氢用Al-Zn-Sn-NaCl材料的制备及其性能研究[J];材料导报;2014年S1期

9 于娇娇;苏伟;孙艳;;水制氢技术研究进展[J];化学工业与工程;2012年05期

10 郝明明;陈星宇;赵中伟;田忠良;;铝钙合金的制备及其水解制氢性能[J];中国有色金属学报;2012年08期

相关博士学位论文 前2条

1 陈星宇;铝基材料快速水解制氢的研究[D];中南大学;2010年

2 吕明;基于Zn/ZnO的两步式热化学准循环制氢系统基础性研究[D];浙江大学;2009年

相关硕士学位论文 前7条

1 胥小丽;Al基材料快速水解制氢的研究[D];江苏科技大学;2016年

2 李永涛;Al-Ga-In-Sn四元合金产氢特性及影响因素研究[D];吉林大学;2016年

3 李洋;产氢用Al-Ga-In-Sn四元合金的制备[D];吉林大学;2015年

4 白雪蕊;基于MgH_2水解反应的氢源系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 黄霞妮;铝水解产氢特性研究[D];中国计量学院;2013年

6 罗辉;铝基微/纳米复合水解制氢材料的制备及其性能的研究[D];上海师范大学;2012年

7 刘光明;燃料电池氢源用铝粉制氢技术的研究[D];华南理工大学;2011年

本文编号：2801316