Αντίδραση του αλουμινίου με νερό για την παραγωγή υδρογόνου

Σκοπός της Hengyang είναι να περιγράψει και να αξιολογήσει το δυναμικό των αντιδράσεων αλουμινίου-νερού για την παραγωγή υδρογόνου για εφαρμογές οχημάτων που κινούνται με υδρογόνο.Αν και η ιδέα της αντίδρασης του μεταλλικού αλουμινίου με το νερό για την παραγωγή υδρογόνου δεν είναι καινούργια, υπήρξαν μια σειρά πρόσφατων ισχυρισμών ότι τέτοιες αντιδράσεις αλουμινίου-νερού θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδότηση συσκευών κυψελών καυσίμου για φορητές εφαρμογές όπως γεννήτριες έκτακτης ανάγκης και φορητούς υπολογιστές,και θα μπορούσε ακόμη να εξεταστεί για πιθανή χρήση ως πηγή υδρογόνου για οχήματα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου.

Στην περιοχή της θερμοκρασίας δωματίου, η αντίδραση μεταξύ του μεταλλικού αλουμινίου και του νερού για να σχηματιστούν υδροξείδιο του αλουμινίου και υδρογόνο είναι η ακόλουθη: 2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2.Η βαρυμετρική χωρητικότητα υδρογόνου από αυτή την αντίδραση είναι 30,7% κατά βάρος και η χωρητική χωρητικότητα υδρογόνου είναι 46 g H2/L.

Αν και αυτή η αντίδραση είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκή, it does not proceed due to the presence of a coherent and adherent layer of aluminum oxide that forms on the surface of aluminum particles which prevents water from coming into direct contact with the aluminum metalΤο κλειδί για την πρόκληση και τη διατήρηση της αντίδρασης του αλουμινίου με το νερό κοντά στην θερμοκρασία δωματίου είναι η συνεχής αφαίρεση και/ή διακοπή αυτού του συνεκτικού/συμμετέχοντος στρώματος οξειδίου του αλουμινίου.

Για την αντίδραση αλουμινίου-νερού έχουν ερευνηθεί διάφορες προσεγγίσεις προώθησης της αντίδρασης.και προωθητές αλατιού όπως NaClΑυτές οι προσθήκες λειτουργούν για να διαταράξουν το στρώμα οξειδίου του αλουμινίου στο μέταλλο του αλουμινίου.έχει μελετηθεί η αντίδραση του νερού με λιωμένα κράματα αλουμινίου, όπως αλουμίνιο-λίθιο και αλουμίνιο-γκάλιοΣτην περίπτωση αυτή, η λιωμένη φύση του κράματος εμποδίζει την ανάπτυξη ενός συνεκτικού και προσκολλημένου στρώματος οξειδίου του αλουμινίου.Η έννοια της χρήσης της αντίδρασης αλουμινίου-νερού για την παροχή υδρογόνου στα οχήματα με κινητήρα υδρογόνου παρουσιάζει ορισμένες δυσκολίες.Πρώτον, τα συστήματα αποθήκευσης που χρησιμοποιούν αυτή την προσέγγιση δεν θα είναι σε θέση να ανταποκριθούν στους στόχους του συστήματος DOE για το 2015 του 5,5 wt.% υδρογόνου και 40 γραμμάρια υδρογόνου ανά λίτρο.με βάση τις δημοσιευμένες κινητικές των ταχυτήτων αντίδρασης αλουμινίου-νερού, φαίνεται δύσκολο για αυτή την προσέγγιση να επιτευχθεί ο στόχος του DOE για την ελάχιστη ροή υδρογόνου για οχήματα που κινούνται με κυψέλες καυσίμου.το κόστος παραγωγής υδρογόνου με αυτή την προσέγγιση υπαγορεύεται από το κόστος του μεταλλικού αλουμινίου.

Ενώ τα συστήματα αντίδρασης αλουμινίου-νερού δεν μπορούν να ανταποκριθούν στους στόχους για την αποθήκευση υδρογόνου στα οχήματα,η χρήση του αλουμινίου ως διαχωριστικού νερού για την παραγωγή υδρογόνου μπορεί να έχει χρησιμότητα για εφαρμογές εκτός οχημάτων.