Материал на основе алюминия для использования в водородных картриджах системы питания водородных топливных элементов

Разработаны материалы для водородных картриджей, использующих в качестве источника водорода реакцию активированных массивных коммерческих алюминиевых сплавов с водой. В качестве исходных алюминиевых материалов может быть использован широкий ряд промышленных алюминиевых сплавов, в том числе вторичный алюминий, а также компактированная стружка. Показано, что активированные продукты стабильны в течение продолжительного времени при хранении в сухих условиях. Длительное воздействие паров воды приводит к потере реакционной способности. 

1. Belitskus D. Reaction of aluminum with sodium hydroxide solution as a source of hydrogen // Journal of the Electrochemical Society. 1970. Vol. 117, no. 8. P. 1097–1099. DOI: 10.1149/1.2407730.

2. Шейндлин А. Е., Жук А. З. Концепция алюмоводородной энергетики // Российский химический журнал. 2006. Т. L, № 6. С. 105–108. EDN: HZYYVX.

3. Шейндлин А. Е., Жук А. З. Алюмоводородная энергетика: принципы и технологии // Вестник Российской академии наук. 2010. T. 80, № 2. C. 143–148. EDN: LOKEXR.

4. Srivastava A., Meshram A. On trending technologies of aluminium dross recycling: A review // Process Safety and Environmental Protection. 2023. Vol. 171. P. 38–54 DOI: 10.1016/j.psep.2023.01.010.

5. Deng Z-Y., Ferreira J. M. F., Sakka Y. Hydrogen-generation materials for portable applications // Journal of the American Ceramic Society. 2008. Vol. 91, no. 12. P. 3825–3834. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2008.02800.

6. Razavi-Tousi S. S., Szpunar J. A. Effect of addition of watersoluble salts on the hydrogen generation of aluminum in reaction with hot water // Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 679. P. 364–374. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.04.038.

7. Ching-Yuan Ho. Hydrolytic reaction of waste aluminum foils for high efficiency of hydrogen generation // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42, no. 31. P. 19622– 19628. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.06.104.

8. Kaur P., Verma. G. A critical assessment of aluminumwater reaction for on-site hydrogen-powered applications // Materials Today Energy. 2024. Vol. 40. 2024101508 DOI: 10.1016/j. mtener.2024.101508.

9. Deng-Hui X., Yu-Ping Q., Ping W. Rapid hydrogen generation from the reaction of aluminum/activated charcoal composite with alkaline solution // Journal of Alloys and Compounds. 2023. Vol. 947. 169611. DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.169611.

10. Trowell K. A., Goroshin S., Frost D. L., Bergthorson J. M. The use of supercritical water for the catalyst-free oxidation of coarse aluminum for hydrogen production // Sust. Energy Fuels. 2020. Vol. 4, no. 11. P. 5628–5635. DOI: 10.1039/d0se00996b.

11. Kravchenko O. V., Semenenko K. N., Bulychev B. M., Kalmykov K. B. Activation of aluminum metal and its reaction with water // Journal of Alloys and Compounds. 2005. Vol. 397. P. 58–62. DOI: 10.1016/j.jallcom.2004.11.065.

12. Parmuzina A. V., Kravchenko O. V. Activation of aluminium metal to evolve hydrogen from water // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. Vol. 33. P. 3073–3076. DOI: 10.1016/j. ijhydene.2008.02.025.

13. Huang X., Gao T., Pan X. [et al.]. A review: Feasibility of hydrogen generation from the reaction between aluminum and water for fuel cell applications // Journal of Power Sources. 2013. Vol. 229. P. 133–140. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.016.

14. Dawood F., Anda M., Shafiullah G. M. Hydrogen production for energy: An overview // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45. P. 3847–3869. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.12.059.

15. Liang G.-qiang, Liu Y., Cheni P.-fei [et al.]. Hydrogen production via hydrolysis of Aleutectic GaInSn composites // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2023. Vol. 33. P. 2751–2760. DOI: 10.1016/S1003-6326(23)66295-8.

16. Zhu L., Zou M., Zhang X. [et al.]. Enhanced hydrogen generation performance of Al-Rich alloys by a melting-mechanical crushing-ball milling method // Materials. 2021. Vol. 14. 7889. DOI: 10.3390/ma14247889.

17. Wang H., Chang Y., Dong Sh. [et al.]. Investigation on hydrogen production using multicomponent aluminum alloys at mild conditions and its mechanism // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38, no. 3. P. 1236–1243. DOI: 10.1016/j. ijhydene.2012.11.034.

18. Nizovskii A. I., Kulikov A. V., Trenikhin M. V., Bukhtiyarov V. I. Material for compact hydrogen cartridges based on commercial aluminium alloys activated by Ga–In eutectics // Catalysis for Sustainable Energy. 2017. Vol. 4. P. 62–66. DOI: 10.1515/cse-2017-0010.

19. Zhuk A. Z., Shkolnikov E. I., Borodina T. I. [et al.]. Aluminium — water hydrogen generator for domestic and mobile application // Applied Energy. 2023. Vol. 334. 120693. DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.120693.

20. Тренихин М. В., Бубнов А. В., Козлов А. Г., Низовский А. И., Дуплякин В. К. Проникновение компонентов индий-галлиевого сплава в алюминий // Журнал физической химии. 2006. Т. 80, № 7. С. 1262–1267. EDN: HUZPYN.

21. Тренихин М. В., Бубнов А. В., Низовский А. И., Дуплякин В. К. Взаимодействие эвтектики системы In–Ga c алюминием и его сплавами // Неорганические материалы. 2006. Т. 42, № 3. С. 298–303. EDN: HSWENP.

22. Rehbinder P. A., Shchukin E. D. Surface phenomena in solids during deformation and fracture processes // Progress in Surface Science. 1972. Vol. 3, no. 2. P. 97–104. DOI: 10.1016/00796816(72)90011-1.