“水氢发动机汽车”关键制氢技术的创新点是什么?
车辆上铝合金水解制氢是一种制氢技术,主要利用铝与水的化学反应产生氢气。通过铝-水反应产生的氢气可以由下面的公式表示:
2Al +4H2O=2AlO(OH) + 3H2↑
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
铝在地球上含量丰富,来源广泛,价格低廉,密度低,铝水反应过程中不产生含碳氮的有害物质,产品环保,金属铝的水解反应也有很高的产氢量和产氢速率。虽然铝容易与水发生反应,但在正常情况下,由于铝表面与空气接触,会覆盖一层致密的氧化膜,阻碍铝与水的接触反应。因此,如何有效去除铝表面的氧化膜,加速反应,提高转化率,是铝水反应的关键。针对以上难点,通过优化制氢铝合金的成分和制备工艺,可以获得高活性的制氢铝合金,并通过快速水解实现制氢。制氢后得到的水解产物偏铝酸盐可直接用作阻燃材料。高质量的偏铝酸盐可用于电池隔膜行业,并可进一步加工成微纳米氧化铝,具有很高的经济价值。同时,加热偏铝酸盐和氢氧化铝可以得到质量较好的三氧化二铝。
湖北工业大学董世界教授带领团队于2006年研发相关技术,2010被科技部批准为“车用水解制氢铝合金制备关键技术基础研究”专项,2017被批准为国家自然科学基金面上项目“高活性微纳米Al-Ga-in-Bi2O3-SNCl2水解制氢材料的制备及制氢机理”。
授权专利ZL201610564832.5公开了一种用于水解制氢的铝合金及其制备方法。通过机械合金化在铝粉中加入少量低熔点金属和无机盐,制备出常温常压下能与水反应的水解制氢铝合金。而且通过调整添加剂的含量可以得到不同产氢量的铝合金。专利申请cn 201910117543.4公开了一种用于水解制氢的铝合金及其制备方法和应用,由90-95wt%的Al和5-10wt%的添加剂组成,添加剂为金属单质、金属氧化物和金属氯化物中的一种或多种。通过机械合金化制备用于水解制氢的铝合金。根据不同的需要,通过改变添加剂的组成和含量以及机械合金化工艺参数,可以获得不同产氢性能的铝合金。上述两项专利已授权给南阳董卿能源科技有限公司,允许其在运营期内使用,授权使用期限为4年。