鋁本身在水中會(huì)迅速氧化，從水中剝離氧氣并釋放出副產(chǎn)品氫氣。但這是一個(gè)短暫的反應(yīng)，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，金屬會(huì)迅速形成一層極薄的氧化鋁涂層，將其密封并結(jié)束反應(yīng)。

但加州大學(xué)圣克魯斯分校的化學(xué)研究人員表示，他們已經(jīng)找到了一種經(jīng)濟(jì)高效的方法來(lái)保存這種反應(yīng)。人們?cè)缇椭梨壙梢匀コ趸X涂層，使鋁與水接觸以繼續(xù)反應(yīng)，但之前的研究發(fā)現(xiàn)鋁重組合的效果有限。

（資料圖）

因此，當(dāng)化學(xué)/生物化學(xué)教授Bakthan Singaram 發(fā)現(xiàn)學(xué)生Isai Lopez 在自家廚房里玩鋁/鎵制氫時(shí)，這個(gè)想法似乎并沒有什么不同尋常的地方。 “他沒有以科學(xué)的方式做到這一點(diǎn)，所以我給他指派了一名研究生進(jìn)行系統(tǒng)研究，”辛加拉姆說(shuō)。 “我認(rèn)為測(cè)量不同比例的鎵和鋁的氫氣產(chǎn)量對(duì)他來(lái)說(shuō)將是一篇很好的高級(jí)論文。”

當(dāng)洛佩茲決定擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍以測(cè)試重鎵混合物時(shí)，事情變得有點(diǎn)奇怪。氫氣的產(chǎn)量開始迅速增加，研究小組開始試圖找出混合物表現(xiàn)如此不同的原因。經(jīng)過電子顯微鏡和X 射線衍射研究后，他們意識(shí)到最有效的混合物（三份鎵和一份鋁）確實(shí)起到了較低比例時(shí)不會(huì)發(fā)生的效果。鎵不僅溶解氧化鋁，還將鋁分離成納米顆粒并保持它們分離。

“鎵將納米顆粒分開，這樣它們就不會(huì)聚集成更大的顆粒，”辛加拉姆說(shuō)。 “人們一直在努力制造鋁納米顆粒，而我們?cè)谶@里是在正常大氣壓和室溫條件下生產(chǎn)它們?！?

由于鋁分離得如此精細(xì)，因此其表面積最大化，并且它與水的反應(yīng)極其高效，對(duì)于給定量的鋁，可提取出理論最大量的90% 的氫。在《ACS納米材料》 雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，研究人員報(bào)告稱，當(dāng)將一克鎵鋁合金放入水中時(shí)，會(huì)迅速釋放出130 毫升的氫氣。

值得注意的是，水源也不需要干凈。研究稱：“任何可用的水源都可以使用，包括廢水、商業(yè)飲料，甚至海水，而不會(huì)產(chǎn)生氯。”

然而鎵很昂貴。但研究人員表示，它可以在過程結(jié)束時(shí)完全回收，并與新鋁一起使用，以制造更多這種非凡的產(chǎn)氫合金。事實(shí)上，合金本身很容易制造；人們只需按照正確的比例手動(dòng)將鎵與鋁（包括用過的鋁箔或鋁罐）混合即可。

奧利弗說(shuō)：“我們的方法使用少量的鋁，這確保它作為離散納米顆粒全部溶解到大部分鎵中?！?“這會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣，與基于鋁量的理論值相比，幾乎完全產(chǎn)生氫氣。這也使得鎵的回收和再利用變得更加容易?！?

該團(tuán)隊(duì)已為該工藝申請(qǐng)了專利，并開始研究如何將其擴(kuò)大規(guī)模用于商業(yè)用途。

那么我們?cè)谶@里看到了什么？這實(shí)際上是一種儲(chǔ)存和釋放氫氣的固態(tài)方式——值得注意的是，這是過去幾個(gè)月里（如果不是有史以來(lái)）寫的第三種儲(chǔ)氫粉末。氫是脫碳競(jìng)賽中的重要燃料，在某些應(yīng)用中是必需的，但眾所周知，壓縮成氣體或低溫冷凝成液體進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸非常困難且昂貴。

另一方面，儲(chǔ)氫粉末更容易處理且更便宜，可能會(huì)極大地改變氫氣的使用成本并使新的應(yīng)用變得可行。這就是為什么迪肯的機(jī)械化學(xué)球磨工藝和EAT 的Si+ 硅粉如此重要。

加州大學(xué)圣克魯斯分校的這一發(fā)展也可能是一件大事。這東西聽起來(lái)很容易制造，甚至更容易用于制氫。如果儲(chǔ)存在環(huán)己烷氣體中，至少可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸三個(gè)月。它在海水中工作這一事實(shí)非常重要；您不想在未來(lái)的業(yè)務(wù)中押注獲得清潔水。事實(shí)上，鎵可以被收集并回收到工藝中，這將有助于降低成本。此外，反應(yīng)在環(huán)境壓力和溫度下進(jìn)行，這意味著在整個(gè)操作的最后可以使用更少的設(shè)備，因?yàn)閷?shí)際上需要?dú)錃狻?

那么，它與其他兩種粉末相比如何呢？研究人員提供的數(shù)字至少讓我們可以推測(cè)。如果您將其視為氫存儲(chǔ)介質(zhì)，那么關(guān)鍵指標(biāo)可能是質(zhì)量分?jǐn)?shù)：對(duì)于給定質(zhì)量的粉末，您可以獲得多少氫？如果一克鋁鎵粉產(chǎn)生130毫升或5.4毫摩爾氫氣，那么氫氣的重量為0.00544克。

這是0.544%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 EAT 的Si+ 粉末可能是現(xiàn)階段最受歡迎的物質(zhì)，至少?gòu)倪@個(gè)指標(biāo)來(lái)看，聲稱質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.5%。當(dāng)然，在談?wù)撋虡I(yè)能源傳輸和釋放循環(huán)時(shí)，還有許多其他考慮因素，尤其是那些對(duì)水質(zhì)不挑剔的循環(huán)，因此這種新粉末肯定還有機(jī)會(huì)做出貢獻(xiàn)。

該研究發(fā)表在期刊《ACS納米材料》 上。