2月21日簡單的鋁納米顆粒用于從水中快速高效地產生氫氣

鋁是一種高活性金屬，可以從水分子中剝離氧氣以產生氫氣。它在潮濕的產品中的廣泛使用不會造成任何危險，因為鋁會立即與空氣反應形成氧化鋁涂層，從而阻止進一步的反應。

多年來，研究人員一直試圖尋找有效且具有成本效益的方法來利用鋁的反應性來生產清潔的氫燃料。加州大學圣克魯茲分校的研究人員進行的一項新研究表明，一種易于生產的鎵和鋁復合材料會產生鋁納米顆粒，該納米顆粒在室溫下與水快速反應，產生大量氫氣。鎵在反應后很容易回收再利用，這產生了理論上可以從復合材料中所有鋁的反應產生的氫氣的90%。

UCSC化學教授ScottOliver說：“我們不需要任何能量輸入，它會像瘋了一樣冒出氫氣。我從未見過這樣的事情。”

Oliver和化學和生物化學教授BakthanSingaram是2月14日在AppliedNanoMaterials上發表的關于新發現的論文的通訊作者。

自1970年代以來，人們就知道鋁和鎵與水的反應，網上很容易找到有關它的視頻。它之所以起作用，是因為鎵是一種略高于室溫的液體，它去除了鈍化的氧化鋁涂層，使鋁與水直接接觸。然而，這項新研究包括一些可能導致實際應用的創新和新發現。

Singaram說，這項研究源于他與學生、合著者IsaiLopez的一次談話，他看過一些視頻，并開始在他的家庭廚房中試驗鋁鎵氫生成。

“他的做法不科學，所以我讓他和一名研究生一起進行系統研究。我認為這對他來說可以成為一篇很好的畢業論文，以測量不同比例的鎵和鋁的氫輸出量”辛加拉姆說。

以前的研究主要使用鋁和鎵的富鋁混合物，或者在某些情況下使用更復雜的合金。但辛加拉姆的實驗室發現，富含鎵的復合材料會增加氫氣的產量。事實上，氫氣的產生速度出乎意料地高，研究人員認為這種富含鎵的合金一定有一些根本性的不同。

Oliver表示，鋁納米顆粒的形成可能導致氫氣產量增加，他的實驗室擁有合金納米級表征所需的設備。使用掃描電子顯微鏡和X射線衍射，研究人員展示了鋁納米粒子在3:1的鎵-鋁復合材料中的形成，他們發現這是制氫的最佳比例。

鋁-鎵復合材料的掃描電子顯微鏡顯示了鎵基體中的鋁納米顆粒。圖片來源：Amberchan等人。

在這種富含鎵的復合材料中，鎵既可以溶解氧化鋁涂層，也可以將鋁分離成納米顆粒。“鎵將納米顆粒分開，防止它們聚集成更大的顆粒，”Singaram說。“人們一直在努力制造鋁納米顆粒，而我們在正常大氣壓和室溫條件下生產它們。”

制作復合材料只需要簡單的手動混合。

“我們的方法使用了少量的鋁，這確保了它作為離散納米粒子全部溶解到大部分鎵中，”奧利弗說。“這會產生更多的氫氣，與基于鋁量的理論值相比幾乎完全。這也使鎵的回收更容易再利用。”

復合材料可以用容易獲得的鋁源制成，包括用過的鋁箔或罐頭，復合材料可以通過用環己烷覆蓋以防受潮長期儲存。

Singaram說，雖然鎵并不豐富且相對昂貴，但它可以多次回收和重復使用而不會失去效力。然而，這個過程是否可以擴大到實際用于商業制氫還有待觀察。