铝颗粒与水反应产氢影响因素及抑制

铝颗粒可与水发生产氢反应,氢气可以带来火灾爆炸的风险.通过开发的铝水反应测试仪,系统研究了不同铝水质量比、不同温度对氢气产生量及最大产氢速率的影响,并提出了particle surface modification(PSM)方法抑制铝水产氢反应的进行.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析(EDS)对反应前后的铝颗粒进行表征,明确了相关反应机理.PSM方法成本低,并且可以有效地抑制产氢,可以为相关工程项目提供本质安全化的抑制产氢方法.

零价铝在水介质中的表面作用机制

近年来,具有极强还原性能的零价铝(Zero-Valent Aluminum,ZVAl)开始被应用于水中污染物的去除,正在发展成为一种新兴的水处理技术。但是,ZVAl表面被氧化形成的致密氧化层会阻碍其还原性能的发挥,成为该技术发展的限制因素。因此,全面了解ZVAl在水介质中的表面作用机制至关重要。其实,ZVAl与水反应产氢效率高,能源产氢领域的研究已相对深入。二者表面反应过程本质上相同,均是ZVAl失电子发生还原反应,最大的不同是电子的转移目标分别为水介质中的污染物和水介质本身。为克服表面氧化膜的限制,两大领域的学者们通过酸或碱溶解膜、机械球磨或合金化破坏膜、构筑电子通道形成可用膜、热处理改变氧化膜相组成等方法来处理表面膜从而提高ZVAl的反应活性。此外,ZVAl的外界水介质环境(包括温度、压力、水中存在的微量离子和有机酸、(氢)氧化物等)对ZVAl表面作用也存在显著的影响。因此,本文从氧化膜的形成、溶解、破坏、转变以及外界环境对氧化膜的影响角度出发,就目前国内外ZVAl在污染物去除和铝水反应产氢的表面作用机制方面的研究进展进行了综述和展望,以期促进ZVAl在两大领域应用的相互借鉴与共同发展。