铝镓合金催化水解制氢综述

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1、铝镓合金催化水解制氢刘慧2015111083无机化学指导教师：王宁摘要：几个世纪以来，煤、石油等不对冉生资源成为了主耍的能源供给，随着这些不可冉生资源的储存景U益减少，人们总需寻找一种新型能源来代替这些传统能源，与传统能源相比，新能源具有低污染、储景人等优点。新能源技术被认为足改变世界发展的第四次技术性的革命。本文異体介绍了高能球磨法制备合金的原理，简单介绍了现在儿种合金的制备方法，本文介绍的合金制备方法主耍应用在能源的开发方叫，解决现在的能源利用较低的问题。关键字：铝镓合金催化制氢—、绪论氢是一种无碳能源载体，是元素周期表中最轻的一个元素，M时也是地球上含量最丰富的元素之一［1】，拥

2、行非常高的燃烧热值，并且氢能在燃烧后生成产物为对环境无害的水，因此是一种淸洁的、高效的理想型能源。在全球的（：02减排屮扮演着至关重要的角色［2］。H前，氢能无法进行人规模利川，除了成本因素的制约外，还存在着储存和运输两人难题。氢的储存运输一般可以分为以下三种方式：第一种足气体储氢技水，即将气体氢压缩后储存在高压容器中，缺点是钢瓶储存氢气的容积小、储存量小，并T1.有爆炸的危险；第二种为液态储氢技术，即将氢气由气态转变为液态，储存在绝热容器中，缺点是液体的储存箱较为庞人，需要非常&好的绝热装置，否则将界鉍发生渗透；第三种是冏体储鉍技术，即鉍气与储氢材料通过化学或者物现的手段结合在一起的

3、一种储氢方式，不似能够有效的克服气、液两种储存方式的不足之处，而且储氢密度大、运输方便、安全度高、操作容易。因此，固体储氢是目前研究的热点［3-6］。冇关铝镓合金制备氢气的研究敁先发现于美国，属于一种全新的储能技术，冇着广阔的成用前景。y前国内存关这方ifii的研究还很少，理论及铝镓合金工艺方囬的研究都不是很成熟。相对來讲国外关于该技术的研究较多，但由于足一项新技术，开发吋间不长，因此也还处于研究的初级阶段。金属镓的熔点较低，只有29.8°C,实际操作巾加工所带来的呼擦都会导致金属镓由凼态转变成液态，而TL当金属镓沿品界浸润进金属铝中时，金属镓的存4:会对菽体铝产生一定的活化效果，常温

4、下与水接触会发生一定的水解反应，对试样的制备和分析都起到严重的干扰作用，这也是限制对芄进行系统研究的一项重要原W。二、铝镓合金催化机理2.1铝镓浸润效应很多实例表明，当液态金属与多晶体相接触时，会在晶界与固液界ifii之间腐蚀出一个很深的液态沟槽，这种现象也W被称为液态金属脆化效应而被人家所熟知。这种晶问渗透所异致的液态金属脆化效应己经在Al-Ga,Zn-Ga,Ni-Bi和Cu-Bi等系统屮被观察到，对于结构材料足一个非常严秉问题。而液态金属导致产品零件失效是实际工程生产过程中经常发生的问题,W为当材料接触到液态金属时，将会导致材料韧性的下降从而导致瞬间断裂,从而造成灾难性的事故。由于

5、金属镓的熔点只冇30°C,所以铝镓系统的这种渗入分布现象迕室温下也会发生。2.2金属界面浸润原理尽管液态金属向固相中发生浸润的现象己经被发现超过100年，侃是人们对这种现象的原理依然存在不M的观点［7］。n前人们啓遍所能接受的观点认为这种现象发生了包括界而的涧湿，晶界的扩散和浸润等几个过程。材料的润湿性是材料一种敁菽木的属性，对于材料起着关键影响，可以从表血能景、表血的粗糙度和表面的微观结构三个部分来分析，而P两项往往扮演着决定性因素的角色。人景的理论分析和试验结果表明，材料表面能的降低，会引起籼糙度的増加，导致润湿角的增人。品界浸润现象足液态金属与阀相金属相接触时，液态金属讨以沿着固

6、相金属的品界进行浸润扩散的现象。品界浸润过程中会发生原子的扣互扩散行为，在液态金属与固相晶界相接触的部位，首先会发生原子交换，固相中原子的错排空位更会促进这种互扩散现象，当人景原子互相扩散以P，会形成微小的裂纹，在毛细现象的作川下，会吸入更多的液态金属进入到显微裂纹屮，从而完成晶界沒润。如果固相金属屮含宥人M缺陷而致使品格畸变严東，这种人的畸变能可以起到促进物质的相互扩散作用。国外研究人员认为，品界浸涧过程中发生的原子扩散现象并不是品界浸润的充分条件，而仅仅是一种必要条件。因为在环境没冇达到一定的温度条件的情况下，仅仅依靠原了•的互扩散作川完成整个晶界浸润过程，极该需要几十个小吋共至于

7、更长的时阆，而不会像是实际发生的只需要短短儿十分钟的作川吋间，人多数的试验结果表明，晶界浸润可以在短吋间内发生，这一结果也证明了上述分析。这就需要一种对于品界浸润现象提出一种的更合理的解释。2.3铝镓合金活化机理除元素镓之外，很多低熔点元素In、Sn、Ca、Mg、Zn、Bi同样具冇洒化锅®体的作川，它们通过和铝形成活化铝合金，达到能够水解产紅的H的。文献8对掺杂有低熔点合金元素的铝合金活化机理进行了研究，并得出以下的结论，在常温下，铝粉和水足不