简单的铝纳米颗粒提高氢的一代
铝是一种高活性金属,可以去水分子中的氧生成氢气。广泛使用的产品弄湿的姿势没有危险,因为铝立即与空气反应获得氧化铝涂层,阻止进一步的反应。
多年以来,研究人员一直试图寻找有效和具有成本效益的方式来使用铝的反应来生成清洁的氢燃料。加州大学圣塔克鲁兹分校的研究人员的一项新研究表明,一个容易产生复合镓和铝制造铝纳米粒子在室温下与水反应迅速产生大量的氢气。镓是容易回收重用反应后,收益率90%的氢,理论上可以产生所有的铝复合反应。
“我们不需要任何能量输入,和它泡沫氢疯狂。我从来没有见过这样的东西,”加州大学化学教授斯科特·奥利弗。
奥利弗和Bakthan Singaram,化学和生物化学教授,是相应的新发现的一篇论文的作者,2月14日发表在应用纳米材料。
铝、镓与水的反应已经知道自1970年代以来,网上和视频很容易找到的。它因为镓,液体略高于室温,消除了被动氧化铝涂层,使铝与水直接接触。然而,这项新研究包括几个创新和新奇的发现可能导致实际应用。
美国专利申请正在等待在这个技术。国际(PCT)是基于文件链接在这里。
Singaram说,这项研究的对话他与一个学生,合著者Isai洛佩兹,他看到了一些视频,开始尝试aluminum-gallium氢代在他家的厨房里。
“他不是做科学的方法,所以我给他找了一个研究生做一个系统的研究。我认为这将使一个好的毕业论文为他测量氢的输出不同比率的镓和铝,”Singaram说。
以前的研究主要是使用铝钛铝、镓的混合物,或在某些情况下更复杂的合金。但Singaram的实验室发现,氢增加gallium-rich复合。事实上,制氢的速度是如此出乎意料地高研究人员认为一定有什么根本不同gallium-rich合金。
奥利弗认为铝纳米颗粒的形成可能考虑氢产量的增加,和他的实验室设备所需的纳米合金的特性。使用扫描电子显微镜和x射线衍射,研究人员发现在3:1镓铝复合铝纳米颗粒的形成,他们发现的最优比例氢生产。
在这个gallium-rich复合,镓是溶解氧化铝涂层和分离铝纳米颗粒。“分离镓纳米颗粒,防止它们聚集成较大的颗粒,“Singaram说。“人们一直在努力使铝纳米粒子,我们生产在正常大气压力和室温条件下他们。”
制作所需的复合只不过简单的手工混合。
“我们的方法使用少量的铝,它确保所有溶解成大多数镓离散纳米粒子,”奥利弗说。“这产生一个更大数量的氢,几乎完全与理论值相比基于大量的铝。这也使镓复苏更容易重用。”
复合可以用现成的铝的来源,包括使用箔或罐和复合可以存储长时间通过覆盖环己烷保护它免受水分。
尽管镓并不丰富,相对昂贵,它可以回收和重用多次没有失去效力,Singaram说。还有待观察,但是,如果这个过程可以扩大到实际商业制氢。
参考:Amberchan G,洛佩兹,Ehlke B, et al。从Ga-Al复合铝纳米颗粒对水分裂和氢的一代。ACS Nano:母亲。2022年。doi:10.1021 / acsanm.1c04331
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