铝合金生产氢分解水

普渡大学工程师们已经开发出一种新的铝合金生产氢分解水和经济竞争与常规燃料运输和发电。

“我们现在有一个在经济上可行的过程生产氢按需为汽车、电气发电站和其他应用程序,”杰瑞·伍德奥说,一位著名的普渡大学电气和计算机工程教授是谁发明的过程。

新合金含有95%和5%的铝的合金的金属镓、铟和锡。因为新合金含有更少的更昂贵的比之前的形式的镓合金,氢可以产生更少的昂贵,他说。

当浸入水中,这个合金将水分子分解成氢和氧,这立即与铝反应生产氧化铝,也称为氧化铝,可以回收到铝。回收铝从近纯氧化铝是便宜比醇矿石铝土矿开采,使技术与其他形式的能源生产更具竞争力,伍德奥说。

“后回收氧化铝回到铝和惰性gallium-indium-tin合金只有60倍,生产能源的成本作为氢和热利用技术将减少到10美分每千瓦小时,使其与其他能源技术竞争,”伍德奥说。

研究人员将发现新合金2月26日会议期间材料创新一个新兴氢经济运行2月24 - 27日在可可海滩,佛罗里达州。

开发大规模的合金技术的关键是控制固体铝的微观结构和gallium-indium-tin合金混合物。

“这是因为倾向于抵制形成完全均匀的固体混合物由于不同晶体结构的合金中的元素和gallium-indium-tin的低熔点合金,”伍德奥说。

合金据说因为它包含两个阶段突然从一个组成成分的变化到另一个地方。

“我可以形成一个单阶段的gallium-indium-tin合金熔化的液态铝和加热。但是当我冷静下来,大部分gallium-indium-tin合金不均匀纳入固体铝,但仍然是一个独立的阶段的液体,”伍德奥说。“成分分离成两个阶段就像冰和水。”

似乎两阶段组成的关键的技术工作,因为它使铝合金与水反应产生氢气。

研究人员此前发现缓冷和快速冷却新95/5铝合金产生截然不同的版本。fast-cooled合金包含铝和gallium-indium-tin合金显然作为一个单独的阶段。为了产生氢,它必须接触的一滩液体gallium-indium-tin合金。

“这是一个非常令人兴奋的发现,因为它表明,合金在室温下与水反应产生氢气,直到所有的铝用完了,”伍德奥说。

工程师们惊讶去年晚些时候,然而,缓冷形成两相固体合金、意义的固体部分95/5铝合金与水反应生成氢,不再需要液体gallium-indium-tin合金。

“这是一个了不起的发现,”伍德奥说。“什么曾经是一个好奇心现在是一个真正的替代能源技术。”

这项研究部分由普渡大学的能源中心的发现公园。

“这项技术有激动人心的潜力,我希望它收到一个公平的和详细的科学评估和考虑,政府和商业社区,”杰伊·戈尔说,文森特·p·赖利教授机械工程和临时能源中心的主任。

缓冷技术使人们有可能创造的形式包含更高浓度的铝的合金。

普渡大学的研究人员正在开发一种方法创建的合金加工成可以被放置在一辆坦克与水反应产生氢气随需应变。这样的技术将消除需要存储和运输氢气,两个潜在障碍经济发展中一个氢,伍德奥说。

gallium-indium-tin合金组件是惰性的,这意味着它可以回收和重用效率接近100%,他说

氧化铝是回收到铝使用当前首选工业过程称为Hall-Heroult过程,生产三分之一的二氧化碳相当于燃烧汽油引擎,”伍德奥说。

铝水分解反应与水分子的氧原子,解放氢的过程。gallium-indium-tin合金是一个关键组成部分,因为它阻碍了“钝化”氧化铝的形成通常皮肤上创建纯铝表面与氧气结合后,这一过程被称为氧化。这通常皮肤作为一个屏障,阻止氧气反应大部分铝。减少皮肤的保护特性允许反应继续下去,直到所有的铝用于生成氢,伍德奥说。

“这皮肤就像一个蛋壳,”他说。“想想想煎鸡蛋不打破壳。”

研究人员开发了新合金在2007年末,报告中首次会议。

“我们现在有一个简单的过程使95/5,我们知道这个过程分裂水并产生氢,直到所有使用的铝合金,”伍德奥说。

中使用的技术主要应用,如汽车和卡车或发电厂,然而,需要大规模的回收计划将氧化铝回gallium-indium-tin合金铝和恢复。其他基础设施组件,例如相关制造业和供应链,也必须发展,他说。

“所以经济风险很大,但潜在的回报也大,”伍德奥说,他获得了2001年国家技术勋章,国家最高奖的技术成就。

地球上最丰富的金属,铝是原始矿物中精炼出来的铝土矿、也包含镓。

未来的研究将包括努力学习更多关于化学机制背后的过程,合金的微观结构。