Réaction de l'aluminium avec l'eau pour produire de l'hydrogène

Le but de Hengyang est de décrire et d'évaluer le potentiel des réactions aluminium-eau pour la production d'hydrogène pour les applications de véhicules à hydrogène embarqués.Bien que le concept de réaction du métal d'aluminium avec de l'eau pour produire de l'hydrogène ne soit pas nouveau, il y a eu un certain nombre d'allégations récentes selon lesquelles de telles réactions aluminium-eau pourraient être utilisées pour alimenter des dispositifs à pile à combustible pour des applications portables telles que des générateurs d'urgence et des ordinateurs portables,et pourrait même être envisagé pour une utilisation éventuelle comme source d'hydrogène pour les véhicules à pile à combustible.

À température ambiante, la réaction entre le métal d'aluminium et l'eau pour former de l'hydroxyde d'aluminium et de l'hydrogène est la suivante: 2Al + 6H2O = 2Al(OH) 3 + 3H2.La capacité d'hydrogène gravimétrique de cette réaction est de 30,7% en poids et la capacité hydrogène volumétrique est de 46 g H2/L.

Bien que cette réaction soit thermodynamiquement favorable, 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 clé pour induire et maintenir la réaction de l'aluminium avec l'eau à température ambiante est l'élimination continue et/ou la rupture de cette couche d'oxyde d'aluminium cohérente/adhérente.

Un certain nombre d'approches de promotion de la réaction ont été étudiées pour la réaction aluminium-eau, notamment l'addition de promoteurs d'hydroxyde tels que NaOH, de promoteurs d'oxyde tels que Al2O3,et les promoteurs de sel tels que le NaClCes additifs agissent pour perturber la couche d'oxyde d'aluminium sur le métal d'aluminium.la réaction de l'eau avec des alliages d'aluminium fondu tels que l'aluminium-lithium et l'aluminium-gallium a été étudiéeDans ce cas, la nature fondue de l'alliage empêche le développement d'une couche d'oxyde d'aluminium cohérente et adhérente.Le concept d'utilisation de la réaction aluminium-eau pour fournir de l'hydrogène à bord pour les véhicules à hydrogène présente un certain nombre de difficultésPremièrement, les systèmes de stockage utilisant cette approche ne pourront pas atteindre les objectifs du système du DOE pour 2015 de 5,5% en poids d'hydrogène et de 40 grammes d'hydrogène par litre.basée sur la cinétique de la vitesse de réaction de l'aluminium avec l'eau publiéeEn effet, il apparaît difficile pour cette approche de réaliser l'objectif de débit d'hydrogène minimum du DOE pour les véhicules à pile à combustible.le coût de production d'hydrogène selon cette approche est dicté par le coût du métal d'aluminium.

Bien que les systèmes de réaction aluminium-eau ne puissent pas atteindre les objectifs pour le stockage d'hydrogène à bord des véhicules,l'utilisation de l'aluminium comme agent de séparation de l'eau pour la production d'hydrogène pourrait avoir une utilité pour des applications autres que les véhicules.