CN106672901B - 一种可移动氢源的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种可移动氢源的制备方法，它涉及一种金属材料的制备方法。本发明为了解决现有的制氢技术存在工艺复杂、成本高、生产效率低和运输存在安全隐患的问题。本发明的步骤一：将金属铝板固定，铝板上表面用有机溶剂擦洗；步骤二：金属镓备用：取适量金属镓置于烧杯中，将该烧杯加热至金属镓熔化为液态；步骤三：将步骤二中的液态镓倾倒在铝板的上表面上，从铝板下方对铺有液态镓的区域进行加热；步骤四：清除氧化膜；步骤五：超声振动装置与铝板紧密接触；步骤六：获得铝镓合金：打开超声振动装置，使液态镓和铝板一起随超声工具头端部做机械振动，液态镓进入铝板中，从而获得组织均匀的铝镓合金；步骤七：获得氢气。本发明用于氢气制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料及其制备方法,具体涉及一种可移动氢源的制备方法。
背景技术
随着地球上矿产资源的日趋耗尽和城市环境的日益恶化，人们对清洁能源的需求也变得越来越紧迫。氢气是一种十分理想的清洁能源，但是制备价格较高，且存在储存和运输等方面的难题，因此一直没有得到大规模的应用。传统制氢法主要分为矿物燃料制氢和电解水制氢，其中矿物燃料制氢存在工艺落后、经济效益差且污染严重等缺点，而且石油、天然气和煤等都是宝贵的一次能源，并未从根本上解决能源问题；而电解水制氢的主要问题是能耗高、效率低。且氢气在储存和运输时容易发生爆炸，严重制约了氢能源的发展。
随着医药化工、航空航天、燃料电池等行业的迅速发展，氢气的用途将越来越广泛，传统的制氢方法已不能满足市场的需求，特别是近年来燃料电池以其高效节能、零排放的优势成为世界能源和交通领域开发的热点，而现有的制氢技术存在工艺复杂、成本高、生产效率低、运输存在安全隐患的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的制氢技术存在工艺复杂、成本高、生产效率低、运输存在安全隐患的问题。进而提供一种可移动氢源的制备方法。
本发明的技术方案是：一种可移动氢源的制备方法包括以下步骤：
步骤一：准备铝板：
将厚度为0.1-30mm的金属铝板固定，铝板上表面用有机溶剂擦洗，以去掉油污露出清洁的表面，备用；
步骤二：金属镓备用：
取适量金属镓置于烧杯中，将该烧杯加热至金属镓熔化为液态，备用；
步骤三：加热铝板：
将步骤二中的液态镓倾倒在步骤一中的铝板上表面上，从铝板下方对铺有液态镓的区域进行加热，以保证金属镓始终处于熔化的液态，同时，铝板被加热时能够促进液态镓进入其中；
步骤四：清除氧化膜：
在金属镓的覆盖下，采用铣削加工的方法清除掉铝板上表面局部区域的氧化膜，裸露出新的铝基体；
步骤五：超声振动装置与铝板紧密接触：
将频率为20-40kHz，振幅为2-40μm的超声振动装置固定，并使超声振动装置的超声工具头端部压入铝板0.01-0.2mm，以保证超声工具头端部与步骤一中的铝板紧密接触；
步骤六：获得铝镓合金：
打开超声振动装置，使液态镓和铝板一起随超声工具头端部做机械振动，在超声的作用下，液态镓进入铝板中，从而获得组织均匀的铝镓合金；
步骤七：获得氢气：
将步骤六中的铝镓合金放入水中，铝镓合金与水发生反应，从而获得大量的氢气。
进一步地，步骤一中的铝板上表面采用丙酮有机溶剂擦洗。
进一步地，步骤二中取8ml-12ml液态镓置于烧杯中。
进一步地，步骤五中的超声振动装置的超声工具头端部压入铝板0.03mm-0.07mm。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明步骤五通过在铝板上施加超声振动，可以促进镓快速进入铝的晶界，并均匀包覆铝的晶粒，在与水反应的过程中，晶界上的镓有效阻止了铝表面氧化膜的生成，使得铝与水反应能够持续顺利地进行，从而获得大量的氢气。
2、步骤五中超声振动的施加促进液态镓在铝板上的铺展润湿，有效阻止铣削加工裸露的新鲜铝基体再一次被氧化，同时，在超声的作用下，金属镓能够快速进入铝基体，提高铝镓合金的生产效率。
3、本发明工艺简单、易于推广，且有效利用了地壳富含丰富的铝矿，反应物铝板具有很强的价格竞争力，该方法生产的铝镓合金中镓的用量较少，同时，生成物氧化铝和镓均可回收再利用，降低了生产成本。
4、本发明制备的铝镓合金是一种固体，克服了氢储存和运输的两大障碍，遇水即可快速产生大量氢气，是一种可移动氢源。
附图说明
图1为本发明一种可移动氢源的制备方法示意图，其中1为铝板，2为液态镓，3为超声振动装置，3-1为超声工具头。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种可移动氢源的制备方法包括以下制备步骤：
步骤一：准备铝板1：
将厚度为0.1-30mm的金属铝板1固定，铝板1上表面用有机溶剂擦洗，以去掉油污露出清洁的表面，备用；
步骤二：金属镓备用：
取适量金属镓置于烧杯中，将该烧杯加热至金属镓熔化为液态，备用；
步骤三：加热铝板1：
将步骤二中的液态镓2倾倒在步骤一中的铝板1上表面上，从铝板1下方对铺有液态镓2的区域进行加热，以保证金属镓始终处于液态，同时，铝板1被加热时能够促进液态镓2进入其中；
步骤四：清除氧化膜：
在金属镓的覆盖下，采用铣削加工的方法清除掉铝板1上表面局部区域的氧化膜，裸露出新的铝基体；
步骤五：超声振动装置3与铝板1紧密接触：
将频率为20-40kHz，振幅为2-40μm的超声振动装置3固定，并使超声振动装置3的超声工具头3-1端部压入铝板0.01-0.2mm，以保证超声工具头3-1端部与步骤一中的铝板1紧密接触；
步骤六：获得铝镓合金：
打开超声振动装置3，使液态镓2和铝板1一起随超声工具头3-1端部做机械振动，在超声的作用下，液态镓2进入铝板1中，从而获得组织均匀的铝镓合金；
步骤七：获得氢气：
将步骤六中的铝镓合金放入水中，铝镓合金与水发生反应，从而获得大量的氢气。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中的铝板1上表面采用丙酮有机溶剂擦洗。如此设置，可以有效清除铝板1上表面的油污，以防油污阻碍液态镓2进入铝板1。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
本实施方式的有机溶剂为无水乙醇，通过无水乙醇也可清除铝板1上表面的油污。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤二中取8ml-12ml液态镓2置于烧杯中，优选取10ml。如此设置，以保证液态镓2能完全覆盖铣削加工后裸露的新鲜铝基体。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤五中的超声振动装置3的超声工具头3-1端部压入铝板0.03mm-0.07mm，优选压入0.05mm。如此设置，可以在不损坏超声工具头的前提下将超声振动有效传入铝板，使得铝板密度随声压变化发生疏密起伏。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤四中的液态镓2倾倒在步骤二中的铝板1上表面上的多处位置。如此设置，增加液态镓进入铝板的通道，提高生产效率。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
本发明可行性原理分析：
从宏观角度，当超声施加在铝板上时，声波振动使得固体内部存在声压变化，物质分子随声压变化产生压缩和稀疏作用，即存在起伏的低密度和高密度区。在铝板低密度区，晶界间隙增大，为金属镓进入铝板提供了有利的通道，此刻的铝板高密度区在下一时刻即可能成为低密度区，继续促进金属镓进入铝板晶界。从微观角度，超声振动的能量起伏会激发物质分子发生共振，相比于晶内，晶界处混乱的原子排列更容易发生金属键的断裂，有利于金属镓快速进入铝基体，获得组织均匀的铝镓合金。在与水的反应过程中，附着在铝晶界的金属镓有效抑制铝表面氧化膜的产生，促进铝和水的完全反应，可以快速获得大量的氢气，54g的纯铝可以产生54-67L的氢气。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (4)
1.一种可移动氢源的制备方法，其特征在于：它包括以下制备步骤：
步骤一：准备铝板(1)：
将厚度为0.1-30mm的金属铝板(1)固定，铝板(1)上表面用有机溶剂擦洗，以去掉油污露出清洁的表面，备用；
步骤二：金属镓备用：
取适量金属镓置于烧杯中，将该烧杯加热至金属镓熔化为液态，备用；
步骤三：加热铝板(1)：
将步骤二中的液态镓(2)倾倒在步骤一中的铝板(1)上表面上，从铝板(1)下方对铺有液态镓(2)的区域进行加热，以保证金属镓始终处于熔化的液态，同时，铝板(1)被加热时能够促进液态镓(2)进入其中；
步骤四：清除氧化膜：
在金属镓的覆盖下，采用铣削加工的方法清除掉铝板(1)上表面局部区域的氧化膜，裸露出新的铝基体；
步骤五：超声振动装置(3)与铝板(1)紧密接触：
将频率为20-40kHz，振幅为2-40μm的超声振动装置(3)固定，并使超声振动装置(3)的超声工具头(3-1)端部压入铝板0.01-0.2mm，以保证超声工具头(3-1)端部与步骤一中的铝板(1)紧密接触；
步骤六：获得铝镓合金：
打开超声振动装置(3)，使液态镓(2)和铝板(1)一起随超声工具头(3-1)端部做机械振动，在超声的作用下，液态镓(2)进入铝板(1)中，从而获得组织均匀的铝镓合金；
步骤七：获得氢气：
将步骤六中的铝镓合金放入水中，铝镓合金与水发生反应，从而获得大量的氢气。
2.根据权利要求1所述一种可移动氢源的制备方法，其特征在于：步骤一中的铝板(1)上表面采用丙酮有机溶剂擦洗。
3.根据权利要求2所述一种可移动氢源的制备方法，其特征在于：步骤二中取8mL -12mL 液态镓(2)置于烧杯中。
4.根据权利要求3所述一种可移动氢源的制备方法，其特征在于：步骤五中的超声振动装置(3)的超声工具头(3-1)端部压入铝板0.03mm-0.07mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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