一种铝水制氢燃料及其制备方法与流程

本发明涉及改进能源技术领域，特别是一种铝水制氢燃料及其制备方法。

背景技术：

目前环境污染日益严重，人们对能源的需求量也越来越大，开发新型能源是当前研究的热点，将新型能源用于水下推进系统，目前国内外正在致力研究的新一代水下推动系统，推进系统的铝水推进剂是其关键技术，是铝水推进系统的能量来源，这种推进剂用于水下推进时，无需携带水，具有非常高的体积能量密度，非常适合水下航行器。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种铝水制氢燃料及其制备方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种铝水制氢燃料，该铝水制氢燃料成分质量百分比为：

铝粉 20w%-30w%

铋粉 20w%-25w%

锡粉 10w%-15w%

铟粉 10w%-15w%

锌粉 5w%-30w%

添加剂 0w%-5w%

氯盐 0w%-5w%

所述铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉的纯度均为99.9%。

所述原料粉末成分为铝粉25w%、铋粉23w%、锡粉14w%、铟粉15w%、锌粉13w%、添加剂5w%和氯盐5w%。

所述添加剂为氢化镁与氢化钙的混合物，所述氢化镁与氢化钙以2:1-3:1的比例混合。

所述氢化镁的纯度为98w%，所述氢化钙的纯度为97w%。

所述氯盐为NaCl、KCl、或MgCl₂。

该铝水制氢燃料的制备方法的具体步骤为：

原料混合——

将各原料粉末与钢球，按照质量比为29:1-40:1的比例装入球磨罐混合均匀；

氩气保护——

抽空球磨罐内气体，并充入氩气；

球磨——

设置球磨转速为400r/min-445r/min,磨球时间为9-11h;

所述原料混合步骤中，选取多个直径不同的不锈钢球，所述不锈钢球的直径为4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步骤中，选取体积为50ml的球磨罐。

所述球磨步骤中，采用型号为QM-ISP2行星式球磨机。

利用本发明的技术方案制作的铝水制氢燃料及其制备方法，能够降铝与水反应的启动温度和消除阻碍反应的铝表层氧化膜，提高铝水推进剂的反应效率。

附图说明

图1是本发明所述铝水制氢燃料的配料图；

图2是本发明所述铝水制氢燃料制备方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，

实施例一

如图1-2所示，一种铝水制氢燃料及其制备方法，该铝水制氢燃料成分质量百分比为：

铝粉 20w%

铋粉 20w%

锡粉 10w%

铟粉 10w%

锌粉 30w%

添加剂 5w%

氯盐 5w%

所述铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉的纯度均为99.9%。

所述添加剂为氢化镁与氢化钙的混合物，所述氢化镁与氢化钙以2:1的比例混合。

所述氢化镁的纯度为98w%，所述氢化钙的纯度为97w%。

所述氯盐为NaCl、KCl、或MgCl₂。

该铝水制氢燃料的制备方法的具体步骤为：

原料混合——

将各原料粉末与钢球，按照质量比为29:1的比例装入球磨罐混合均匀；

氩气保护——

抽空球磨罐内气体，并充入氩气；

球磨——

设置球磨转速为400r/min,磨球时间为11h;

所述原料混合步骤中，选取多个直径不同的不锈钢球，所述不锈钢球的直径为4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步骤中，选取体积为50ml的球磨罐。

所述球磨步骤中，采用型号为QM-ISP2行星式球磨机。

在本技术方案中，称取材料采用纯度99.9％的铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉。添加氯盐添加剂氯盐包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料总重量的10w%，添加的氢化镁的纯度为98w%和氢化钙的纯度为97w%，比例为2：1，将各原料粉末加入50ml球磨罐中，选取的钢球直径为4mm、6mm或8mm，钢球与原料重量29:1，在磨球瓶中加入氩气保护气体，所采用的磨球设备为：QM-ISP2行星式球磨机，磨球机转速设置为400r/min磨球时间11h。

实施例二

如图1-2所示，一种铝水制氢燃料及其制备方法，该铝水制氢燃料成分质量百分比为：

铝粉 25w%

铋粉 23w%

锡粉 14w%

铟粉 15w%

锌粉 13w%

添加剂 5w%

氯盐 5w%

所述铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉的纯度均为99.9%。

所述添加剂为氢化镁与氢化钙的混合物，所述氢化镁与氢化钙以2.5:1的比例混合。

所述氢化镁的纯度为98w%，所述氢化钙的纯度为97w%。

所述氯盐为NaCl、KCl、或MgCl₂。

该铝水制氢燃料的制备方法的具体步骤为：

原料混合——

将各原料粉末与钢球，按照质量比为35:1的比例装入球磨罐混合均匀；

氩气保护——

抽空球磨罐内气体，并充入氩气；

球磨——

设置球磨转速为425r/min,磨球时间为10h;

所述原料混合步骤中，选取多个直径不同的不锈钢球，所述不锈钢球的直径为4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步骤中，选取体积为50ml的球磨罐。

所述球磨步骤中，采用型号为QM-ISP2行星式球磨机。

在本技术方案中，称取材料采用纯度99.9％的铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉，添加氯盐添加剂氯盐包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料总重量的15w%，添加的氢化镁的纯度为98w%和氢化钙的纯度为97w%，比例为2.5：1，将各原料粉末加入50ml球磨罐中，选取的钢球直径为4mm、6mm或8mm，钢球与原料重量35:1，在磨球瓶中加入氩气保护气体，所采用的磨球设备为：QM-ISP2行星式球磨机，磨球机转速设置为425r/min磨球时间10h。

实施例三

如图1-2所示，一种铝水制氢燃料及其制备方法，该铝水制氢燃料成分质量百分比为：

铝粉 30w%

铋粉 25w%

锡粉 15w%

铟粉 15w%

锌粉 5w%

添加剂 5w%

氯盐 5w%

所述铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉的纯度均为99.9%。

所述添加剂为氢化镁与氢化钙的混合物，所述氢化镁与氢化钙以3:1的比例混合。

所述氢化镁的纯度为98w%，所述氢化钙的纯度为97w%。

所述氯盐为NaCl、KCl、或MgCl₂。

该铝水制氢燃料的制备方法的具体步骤为：

原料混合——

将各原料粉末与钢球，按照质量比为40:1的比例装入球磨罐混合均匀；

氩气保护——

抽空球磨罐内气体，并充入氩气；

球磨——

设置球磨转速为445r/min,磨球时间为9;

所述原料混合步骤中，选取多个直径不同的不锈钢球，所述不锈钢球的直径为4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步骤中，选取体积为50ml的球磨罐。

所述球磨步骤中，采用型号为QM-ISP2行星式球磨机。

在本技术方案中，称取材料采用纯度99.9％的铝粉、铋粉、锡粉、铟粉和锌粉，添加氯盐添加剂氯盐包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料总重量的20w%，添加的氢化镁的纯度为98w%和氢化钙的纯度为97w%，比例为3：1，将各原料粉末加入50ml球磨罐中，选取的钢球直径为4mm、6mm或8mm，钢球与原料重量40:1，在磨球瓶中加入氩气保护气体，所采用的磨球设备为：QM-ISP2行星式球磨机，磨球机转速设置为445r/min磨球时间9h。

在本技术方案中，添加物的加入，对性能有较大影响，有效促进了材料的反应，产氢量和氢气产率明显提高，其中Al-5wt%Ce-10wtKCl产生氢气1101ml/g,转化率达到94%。

在本技术方案中，磨球时间的延长在一定程度上提高了铝铈复合材料与水反应制氢的活性，其中磨球12小时，氢气产量为1143ml，转化率达到93.15％，添加氯化物在磨球过程中起到了纳米磨球作用，粒径的减小就会加快复合材料的水解速率，与水反应时氯离子能穿透氧化层促进铝反应从而加快材料的反应速率，氯离子还能取代氢氧根离子参加反应，减少氢氧化铝沉积在材料表面阻碍反应进行。采用高能球磨法制备的一种新的环境友好的用于制备氢气的铝、铈热纳米复合材料，加入铈有效的破坏了氧化层，使复合材料与水反应后的产物形成了花状的米片结构，有效防止产物在材料表面的沉积而阻止反应的进行。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。