活性富铝合金水解反应机理的研究

活性富Al合金在氢能源领域具有很好的应用前景。为了研究清楚该合金的水解反应机理，本项目将通过实验考察和确定Al与晶界相GaInSn之间的反应是否为Al合金能够持续与水反应的根本原因。项目拟首先从Al与GaInSn之间反应的特点和规律入手，用低温DSC研究用于表征共晶反应的参量包括共晶温度、反应激活能及反应热与反应条件（温度和升温速率）和GaInSn化学成分的关系。找到利于水解反应Al合金所应含有的GaInSn理想成分，设计并利用浇铸工艺制备块体Al合金。借助SEM、EDS和X光等分析手段观察Al合金的形貌、测试合金的成份和结构。最后，通过水解实验证明所找到的合金中GaInSn的化学成分的可靠性。通过上述研究，将研究清楚Al和GaInSn反应体系反应的特点和规律，深入了解活性富Al合金的水解反应机理，为发展反应温度低、产氢率高的活性富Al合金奠定理论和实验基础。

铝是储制氢一体化的理想原料。尽管铝与水反应的热力学趋势大，但铝表面极易形成氧化膜，所以铝很难与水反应。如果铝表面覆盖Ga、In、Sn等低熔点金属，这些金属将破坏铝表面的氧化膜，铝可通过低熔点相与水接触，从而不断的与水反应并释放氢气。本项目重点研究了界面低熔点相在铝水反应中所发挥的作用，铝水反应温度和速率与界面低熔点相的熔点及合金微观结构的关系。此外还研究了其他合金元素Ti、Cu、Mg对合金铝水反应的影响。研究发现铝依靠界面上的低熔点共晶与水反应，铝水反应温度与界面低熔点相的熔点密切相关，界面低熔点相的熔点低，则铝水反应温度低。合金的铝水反应速率与铝晶界上可熔化的低熔点相的面积（铝水接触面积）有关，证明了合金的铝水反应速率与合金界面相的面积存在的正比例关系。其他合金元素Ti、Zn、Cu、Mg因为细化铝晶粒、影响Ga-In-Sn共晶的形成、固溶于铝晶粒内或在铝晶界上形成金属间化合物等对合金的铝水反应产生不同的作用规律。.上述工作基本澄清了富铝合金的铝水反应机理，建立了铝合金的微观结构、合金成分和铝水反应之间的关系，为实现铝水反应制氢的温度和速率的可控性提供了理论和实验依据。