Reazione dell'alluminio con l'acqua per produrre l'idrogeno

Hengyang ha lo scopo di descrivere e valutare il potenziale delle reazioni alluminio-acqua per la produzione di idrogeno per applicazioni di veicoli a bordo alimentati a idrogeno.Anche se il concetto di reagire l'alluminio con acqua per produrre idrogeno non è nuovo, ci sono state alcune recenti affermazioni che tali reazioni alluminio-acqua potrebbero essere impiegate per alimentare dispositivi a celle a combustibile per applicazioni portatili come generatori di emergenza e computer portatili,e potrebbe anche essere considerato per un possibile utilizzo come fonte di idrogeno per veicoli a celle a combustibile.

Nella vicinanza della temperatura ambiente, la reazione tra metallo di alluminio e acqua per formare idrossido di alluminio e idrogeno è la seguente: 2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2.La capacità di idrogeno gravimetrica di questa reazione è di 30,7% in peso e la capacità volumetrica dell'idrogeno è di 46 g H2/L.

Anche se questa reazione è termodinamicamente favorevole, 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 metalLa chiave per indurre e mantenere la reazione dell'alluminio con l'acqua a temperatura ambiente è la continua rimozione e/o rottura di questo strato di ossido di alluminio coerente/aderente.

Per la reazione alluminio-acqua sono stati studiati diversi approcci di promozione della reazione, tra cui l'aggiunta di promotori idrossidi come NaOH, promotori ossidi come Al2O3,e promotori di sale come NaClQueste aggiunte agiscono per interrompere lo strato di ossido di alluminio sul metallo di alluminio.è stata studiata la reazione dell'acqua con leghe di alluminio fuso quali alluminio-litio e alluminio-galioIn questo caso, la natura fusa della lega impedisce lo sviluppo di uno strato di ossido di alluminio coerente e aderente.Il concetto di utilizzo della reazione alluminio-acqua per fornire idrogeno a bordo di veicoli a idrogeno presenta una serie di difficoltà.In primo luogo, i sistemi di stoccaggio che utilizzano questo approccio non saranno in grado di soddisfare gli obiettivi del sistema DOE del 2015 di idrogeno del 5,5% in peso e 40 grammi di idrogeno per litro.basata sulla cinetica della velocità di reazione alluminio-acqua pubblicata, sembra difficile per questo approccio raggiungere l'obiettivo del DOE relativo al flusso minimo di idrogeno per i veicoli alimentati a celle a combustibile.il costo della produzione di idrogeno con questo approccio è dettato dal costo del metallo di alluminio.

Mentre i sistemi di reazione alluminio-acqua non possono soddisfare gli obiettivi per lo stoccaggio di idrogeno a bordo dei veicoli,l'uso dell'alluminio come agente di scissione dell'acqua per la generazione di idrogeno potrebbe avere un'utilità per applicazioni non veicoli.