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金属水反应制氢技术
来源:氢产业网 发表时间:2017-6-20 15:59:40 阅读:3570

金属水反应产生氢气,是一种很有前景的储存和运输能量的方式。这类物质可以在常温常压下通过简单的水解反应制得高纯度氢气。

这个制氢过程中不产生含碳和氮的有害物质,产物环境友好,副产物氢氧化物等可以回收再次应用于水处理、造纸、阻燃剂的生产等方面。

可与水反应的金属很多,例如镁、铝、锂和铍等。但从能量密度、储存性能、毒性等方面综合来考虑,镁/水和铝/水反应体系是首选。

金属镁/水反应很高的氢气产量(933ml/g),储氢值为8.2%。高于美国能源部对车载储氢媒介储氢量6%的要求。而铝/水反应具有更高的氢气产量(1245ml/g),储氢值为11.1%,高于美国能源部2015年储氢材料储氢值大于9%的要求。

镁、铝是地壳中含量较多的金属元素,原料来源广泛,价格低廉。

另外,镁、铝的密度低,氢气可以间接地存储在其原材料中,这样制氢系统就会变得更加小型化而且更加安全。

金属虽然具有较高的反应活性,但由于其表面有一层致密的氧化膜,阻碍了金属与水的接触反应,所以在研究金属与水反应过程中,关键技术是如何除去表面的氧化物和抑制氧化膜的生成,从而缩短诱导反应的时间,加快反应,提高转化率。

铝/水具有高的能量密度和储氢量,但相比镁/水体系,铝的氧化层更加致密,因此,其反应启动更加困难以及反应效率低。

即使镁的氧化反应层比较疏松,其仍是影响与水反应效率和速率的关键因素。另外,随着水解反应的进行,副产物氢氧化镁便会形成钝化层包裹在未反应的颗粒表面,阻碍了水向颗粒内部扩散,从而使水解反应经过初期反应后就迅速停止。

为了提高水解制氢效率和反应速率,目前采用的方法主要是:催化剂复合,改变溶解成分以及氢化物掺杂等。


 

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