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美国开发出铝镓合金制氢新工艺

已有 4306 次阅读 2007-11-1 08:05 |个人分类:能源环保导读


美国开发出铝镓合金制氢新工艺

据悉,最近,美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项技术具有广泛的能源潜在用途,包括为汽车提供原料、潜水艇提供燃料等等。
  该技术通过向铝镓合金注水方式生产氢气。铝镓合金与水发生反应后,铝把水分解,带走氧气释放出氢气。现在研究员已经开发出一项制造铝镓合金微粒的新工艺,这样就可以把合成微粒放到水箱中发生反应,从而产生需要的氢气量。
  合金中的镓是关键成分,因为铝和氧结合后在铝的表面形成一层氧化铝膜,而镓能阻止这个膜的形成,使反应继续下去,直到所有的铝都被用来产生氢气。专家认为,利用此项技术制氢,将克服氢储存和运输两大障碍,因此具有广泛的应用前景。回收原料降低成本
  铝镓合金与水反应,铝变成氧化铝,废氧化铝可回收再处理成铝。再生铝要比开采铝土矿生产铝便宜得多。研究人员发现,使用标准工业技术设备回收氧化铝的成本远低于原先的估计,将纯氧化铝回收成铝的成本为每公斤44美分,这与汽油相比极具竞争力。
   例如,一辆配备标准内燃发动机的中型汽车跑完350英里的路程, 如果使用汽油,将花费66美元(汽油价格以0.73美元/升计),而使用铝镓合金反应器时,则只需花费70美元。如果在使用铝镓合金反应器时,再配备一个 50%效能的燃料电池,其成本可以下降到28美元。
  合金中的镓是惰性金属,这意味着它也可以被回收和重复使用。这一点特别重要,因为目前镓比 铝要贵得多。此外,在用铝土矿生产铝的同时,镓一般作为废弃物被浪费了,因此低成本的镓可以作为铝土矿废品来购买。反应过程可以使用低纯度的镓,低纯度镓 的成本要比用于电子行业的高纯度的镓低好多倍。
  另外,改变合金制成工艺可使合金中的金属成分的比例发生改变,也可大大降低成本。研究人员发 现,通过缓慢冷却熔体合金而制成的颗粒中,含有80%的铝和20%的镓,而原先使用快速冷却的方法制成的颗粒中铝和镓的比例几乎正好相反。这种颗粒在干燥 的空气中具有很好的稳定性,能和水快速反应产生氢。用这样的合金颗粒分解水,具有很好的商业可行性。
  按此工艺,美国现存的铝可产生100亿瓦的能量,能满足美国35年的电力需求。如果使用价格低于22美元/公斤的不纯镓来制氢,已知镓的储量也足够10亿辆汽车的运行需求。 
简便环保应用广泛
   按照美国能源部制定的发展替代燃料计划要求,2010年,燃料电池汽车的储氢装置要达到以下指标:氢与储氢装置的重量比(氢密度)达到6%。假设反应产 生的水有50%被回收后再循环参与反应,这种新合金装置就将具有大于6%的氢密度,完全符合美国能源部的上述指标要求。
  新的制氢技术使人们有 可能制造一种无污染怠速运转的柴油卡车。通常,卡车司机在交货或停车时常常要保持发动机运转,以给空调系统提供电力,但这种怠速空转会造成严重的空气污 染。研究人员计划将卡车设计成在行驶时使用柴油作燃料,而在停车时则使用氢作为燃料。燃氢发动机或利用氢为动力的燃料电池排出的废物只是水,这样就可以解 决柴油卡车空转造成的污染问题。
  该技术还非常适用于潜艇,因为它不排放有毒气体,可用于密闭空间,从而不会损害艇员的健康。将该技术应用于海事作业的另一个好处是,你不需要去打水。
   一个正在迅速发展的市场是使用氢来驱动的应急便携式发电机,这种发电机有可能在一两年内面世。其它潜在的应用还包括草坪割草机和个人电动车辆,如高尔夫 球车、电动轮椅等。专家预测,在未来三四年内,高尔夫球车将装有铝镓合金反应器,用户只需加水就可产生氢,用燃氢发动机来驱动高尔夫球车。 


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