随着环境恶化，氢能作为一种无污染的能源正受到人们密切的关注，铝作为一种比能量高，储量丰富，性质活泼的金属，而且在热力学趋势上很容易与水发生反应生成氢气。铝作为制氢材料能有效解决氢能在运输和使用上的瓶颈，将大大降低氢能使用的成本。
标签：金属基；铝基合金；水解制氢；合金化
引言
能源作为人类生活的重要物质基础，其来源随着时代变迁也在不停发生着变化。上世纪中叶以前，人类大多都以原始的煤作为能源来源；由于现代工业的不断完善，尤其是汽车行业的迅猛发展，石油[1]逐渐取代煤成为世界主流消耗能源。氢能，作为理想的二次能源之一，是一种优秀的能源载体，它具有其它能源不具备的特性。目前氢能主要来源于以下途径：硼氢化物水解制氢、电解水制氢、光电催化水解制氢、催化重整技术制氢、生物质制氢技术、金属基材料水解制氢等。
1 金属铝水解制氢的发展现状
目前国内外采用的方法主要有一下几种方法来提高合金的反应活性[2-6]：在碱性环境下发生反应；在氧化物或盐存在的环境下促进反应的进行；改变金属铝的形态，增大表面积，把铝制成铝箔、铝粉、片状等；合金化。
1.1 铝在碱性溶液中水解制氢的研究
赵增典[2]等研究了铝粉在碱溶液中的制氢反应速率，在0.4mol/L的NaOH溶液中，径粒为16μm的铝粉反应速率可达1025mL·min-1·g-1。范美强[3]等研究了Al在碱溶液中水解制氢的相关性能，实验发现，当碱浓度由0.1mol/L增加到0.5mol/L时，制氢反应速率由12mL·min-1·g-1增加到38mL·min-1·g-1。
1.2 无机盐或金属铝陶瓷体系活化铝水解制氢
采用球磨法能有效细化晶粒、提高粉末活性。许多研究者想到利用这个方法去活化金属铝，提高铝水解制氢的速率。研究发现，球磨过程中可通过添加一些具有一定硬度的可溶性无机盐或者金属铝陶瓷体系作为助磨剂，以达到消除团聚的目的。Korosh Mahmoodi[5]等详细研究了机械球磨活化金属铝制氢时加入NaCl对制氢率的影响。研究发现当NaCl添加量大于76.5%时，制氢转化率可达100%，但当
NaCl添加量减少到68.4%时，制氢转化率降到65%。
1.3 金属铝形态的研究
刘光明[6]等就研究了铝粉粒径对产氢速率的影响，实验表明产氢速率随着颗粒粒径的减小而增大。A.V.llyukhina等机械活化和添加其他低熔点的合金来提高铝锡合金的反应活性，研究结果显示通过机械球磨制备的Al-10wt%Ga-4.3wt%In和Al-10wt%Ga-4.2wt%In-1.7wt%Sn-0.8wt%Zn混合粉末水解制氢的产率可达90%以上。虽然铝或者铝合金粉末有相当高的产氢速率（190-260mL·min-1·g-1），但是由于其本身制作过程相当复杂，储存难度高，为了降低水解制氢的成本，薄片状的Al水解制氢性能将会是一大突破点。最近韩国研究的一项车载铝合金水解制氢在质子交换膜燃料电池中的应用受到了广泛的关注，KwangSup Eom[7]等设计了特定成分的片状Al-Fe合金，在30℃水温NaOH浓度为10wt.%的溶液中，含量为1wt.%的Al-Fe合金的产氢速率（9.72mL·min-1·cm-2）是纯铝产氢速率（2.64mL·min-1·cm-2）的3.7倍，5g Al-1wt.%Fe合金水解产生的氢气，可供一个简易的质子交换膜燃料电池的小车运行37分钟。
2 结束语
随着环境恶化，氢能作为一种无污染的能源正受到人们密切的关注，铝作为一种比能量高，储量丰富，性质活泼的金属，而且在热力学趋势上很容易与水发生反应生成氢气。铝作为制氢材料能有效解决氢能在运输和使用上的瓶颈，将大大降低氢能使用的成本。金属基材料水解制氢的研究能有效解决能源枯竭和环境污染等一系列问题，金属基制氢材料目前需解决的问题主要是提高水解速率，能真正实现车载供氢。
参考文献
[1]毛宗强.无限的可再生能源——未来的来源[J].自然杂志，2006，28（1）：14-18.
[2]赵增典，朱宗波，黄玉红.铝-碱溶液水解制氢的技术研究[J].电源技术，2011，35（3）：290-293.
[3]范美强，徐芬，孙立贤.铝-碱溶液水解制氢技术研究[J].电源技术，2009，33（6）：493-496.
[4]郝明明，陈星宇，赵中伟，等.铝钙合金的制备及其水解制氢性能[J].中国有金属学报，2012，22（8）：2407-2413.
[5]Mahmoodi K， Alinejad B. Enhancement of hydrogen generation rate in reaction of aluminum with water[J].International Journal of Hydrogen Energy，2010，35（11）：5227-5232.
[6]刘光明.燃烧电池氢源用铝粉制氢的研究[D].华南理工大学，2011，5.
[7]KwangSup Eom， Min Joong Kim， Sekon Oh，et al. Design of ternary Al-Sn-Fe alloy for fast on-board hydrogen production， and its application to PEM fuel cell[J].International Journal of Hydrogen Energy，2011，36（18）：11825-11831.水氢汽车
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