Reaktion von Aluminium mit Wasser zur Herstellung von Wasserstoff

Ziel von Hengyang ist es, das Potenzial von Aluminium-Wasser-Reaktionen zur Herstellung von Wasserstoff für Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb an Bord zu beschreiben und zu bewerten.Das Konzept, Aluminiummetall mit Wasser zu reagieren, um Wasserstoff zu erzeugen, ist zwar nicht neu, gab es eine Reihe von jüngsten Behauptungen, dass solche Aluminium-Wasser-Reaktionen verwendet werden könnten, um Brennstoffzellen-Geräte für tragbare Anwendungen wie Notfallgeneratoren und Laptops zu betreiben,und könnte sogar als Wasserstoffquelle für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen eingesetzt werden.

In der Nähe der Raumtemperatur ist die Reaktion zwischen Aluminiummetall und Wasser zur Bildung von Aluminiumhydroxid und Wasserstoff wie folgt: 2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2.Die gravimetrische Wasserstoffkapazität dieser Reaktion beträgt 30,7 Gewichtsprozent und die Volumenwasserstoffkapazität beträgt 46 g H2/L.

Obwohl diese Reaktion thermodynamisch günstig ist, 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 metalDer Schlüssel zur Induktion und Aufrechterhaltung der Reaktion von Aluminium mit Wasser bei Raumtemperatur ist die kontinuierliche Entfernung und/oder Unterbrechung dieser kohärenten/haften Aluminium-Oxid-Schicht.

Für die Aluminium-Wasser-Reaktion wurden eine Reihe von Reaktionsförderungsmethoden untersucht, darunter die Zugabe von Hydroxid-Promotoren wie NaOH, Oxid-Promotoren wie Al2O3,und Salzförderer wie NaClDiese Zusätze beeinträchtigen die Aluminium-Oxid-Schicht auf dem Aluminium-Metall.Die Reaktion von Wasser mit geschmolzenen Aluminiumlegierungen wie Aluminium-Lithium und Aluminium-Gallium wurde untersuchtIn diesem Fall verhindert die geschmolzene Natur der Legierung die Entwicklung einer kohärenten und anhängenden Aluminium-Oxid-Schicht.Das Konzept der Verwendung der Aluminium-Wasser-Reaktion zur Bereitstellung von Wasserstoff an Bord von Wasserstofffahrzeugen stellt eine Reihe von Schwierigkeiten darErstens werden Speichersysteme mit diesem Ansatz nicht in der Lage sein, die Ziele des DOE-Systems für 2015 von 5,5 Gewichtsprozent Wasserstoff und 40 Gramm Wasserstoff pro Liter zu erreichen.auf der Grundlage der veröffentlichten Kinetik der Aluminium-Wasser-Reaktionsgeschwindigkeit, erscheint es für diesen Ansatz schwierig, das DOE-Ziel für die Mindestwasserstoffdurchflussrate für Kraftstoffzellenfahrzeuge zu erreichen.Die Kosten für die Herstellung von Wasserstoff durch diesen Ansatz werden durch die Kosten für Aluminiummetall bestimmt..

Während Aluminium-Wasser-Reaktionssysteme die Ziele für die Fahrzeugwasserstoffspeicherung nicht erreichen können,die Verwendung von Aluminium als Wasserspaltmittel zur Erzeugung von Wasserstoff könnte für Anwendungen außerhalb der Fahrzeugindustrie von Nutzen sein.