本發(fā)明涉及改進能源技術領域，特別是一種鋁水制氫燃料及其制備方法。

背景技術：

目前環(huán)境污染日益嚴重，人們對能源的需求量也越來越大，開發(fā)新型能源是當前研究的熱點，將新型能源用于水下推進系統(tǒng)，目前國內外正在致力研究的新一代水下推動系統(tǒng)，推進系統(tǒng)的鋁水推進劑是其關鍵技術，是鋁水推進系統(tǒng)的能量來源，這種推進劑用于水下推進時，無需攜帶水，具有非常高的體積能量密度，非常適合水下航行器。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，設計了一種鋁水制氫燃料及其制備方法。

實現上述目的本發(fā)明的技術方案為，一種鋁水制氫燃料，該鋁水制氫燃料成分質量百分比為：

鋁粉 20w%-30w%

鉍粉 20w%-25w%

錫粉 10w%-15w%

銦粉 10w%-15w%

鋅粉 5w%-30w%

添加劑 0w%-5w%

氯鹽 0w%-5w%

所述鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉的純度均為99.9%。

所述原料粉末成分為鋁粉25w%、鉍粉23w%、錫粉14w%、銦粉15w%、鋅粉13w%、添加劑5w%和氯鹽5w%。

所述添加劑為氫化鎂與氫化鈣的混合物，所述氫化鎂與氫化鈣以2:1-3:1的比例混合。

所述氫化鎂的純度為98w%，所述氫化鈣的純度為97w%。

所述氯鹽為NaCl、KCl、或MgCl₂。

該鋁水制氫燃料的制備方法的具體步驟為：

原料混合——

將各原料粉末與鋼球，按照質量比為29:1-40:1的比例裝入球磨罐混合均勻；

氬氣保護——

抽空球磨罐內氣體，并充入氬氣；

球磨——

設置球磨轉速為400r/min-445r/min,磨球時間為9-11h;

所述原料混合步驟中，選取多個直徑不同的不銹鋼球，所述不銹鋼球的直徑為4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步驟中，選取體積為50ml的球磨罐。

所述球磨步驟中，采用型號為QM-ISP2行星式球磨機。

利用本發(fā)明的技術方案制作的鋁水制氫燃料及其制備方法，能夠降鋁與水反應的啟動溫度和消除阻礙反應的鋁表層氧化膜，提高鋁水推進劑的反應效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述鋁水制氫燃料的配料圖；

圖2是本發(fā)明所述鋁水制氫燃料制備方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行具體描述，

實施例一

如圖1-2所示，一種鋁水制氫燃料及其制備方法，該鋁水制氫燃料成分質量百分比為：

鋁粉 20w%

鉍粉 20w%

錫粉 10w%

銦粉 10w%

鋅粉 30w%

添加劑 5w%

氯鹽 5w%

所述鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉的純度均為99.9%。

所述添加劑為氫化鎂與氫化鈣的混合物，所述氫化鎂與氫化鈣以2:1的比例混合。

所述氫化鎂的純度為98w%，所述氫化鈣的純度為97w%。

所述氯鹽為NaCl、KCl、或MgCl₂。

該鋁水制氫燃料的制備方法的具體步驟為：

原料混合——

將各原料粉末與鋼球，按照質量比為29:1的比例裝入球磨罐混合均勻；

氬氣保護——

抽空球磨罐內氣體，并充入氬氣；

球磨——

設置球磨轉速為400r/min,磨球時間為11h;

所述原料混合步驟中，選取多個直徑不同的不銹鋼球，所述不銹鋼球的直徑為4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步驟中，選取體積為50ml的球磨罐。

所述球磨步驟中，采用型號為QM-ISP2行星式球磨機。

在本技術方案中，稱取材料采用純度99.9％的鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉。添加氯鹽添加劑氯鹽包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料總重量的10w%，添加的氫化鎂的純度為98w%和氫化鈣的純度為97w%，比例為2：1，將各原料粉末加入50ml球磨罐中，選取的鋼球直徑為4mm、6mm或8mm，鋼球與原料重量29:1，在磨球瓶中加入氬氣保護氣體，所采用的磨球設備為：QM-ISP2行星式球磨機，磨球機轉速設置為400r/min磨球時間11h。

實施例二

如圖1-2所示，一種鋁水制氫燃料及其制備方法，該鋁水制氫燃料成分質量百分比為：

鋁粉 25w%

鉍粉 23w%

錫粉 14w%

銦粉 15w%

鋅粉 13w%

添加劑 5w%

氯鹽 5w%

所述鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉的純度均為99.9%。

所述添加劑為氫化鎂與氫化鈣的混合物，所述氫化鎂與氫化鈣以2.5:1的比例混合。

所述氫化鎂的純度為98w%，所述氫化鈣的純度為97w%。

所述氯鹽為NaCl、KCl、或MgCl₂。

該鋁水制氫燃料的制備方法的具體步驟為：

原料混合——

將各原料粉末與鋼球，按照質量比為35:1的比例裝入球磨罐混合均勻；

氬氣保護——

抽空球磨罐內氣體，并充入氬氣；

球磨——

設置球磨轉速為425r/min,磨球時間為10h;

所述原料混合步驟中，選取多個直徑不同的不銹鋼球，所述不銹鋼球的直徑為4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步驟中，選取體積為50ml的球磨罐。

所述球磨步驟中，采用型號為QM-ISP2行星式球磨機。

在本技術方案中，稱取材料采用純度99.9％的鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉，添加氯鹽添加劑氯鹽包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料總重量的15w%，添加的氫化鎂的純度為98w%和氫化鈣的純度為97w%，比例為2.5：1，將各原料粉末加入50ml球磨罐中，選取的鋼球直徑為4mm、6mm或8mm，鋼球與原料重量35:1，在磨球瓶中加入氬氣保護氣體，所采用的磨球設備為：QM-ISP2行星式球磨機，磨球機轉速設置為425r/min磨球時間10h。

實施例三

如圖1-2所示，一種鋁水制氫燃料及其制備方法，該鋁水制氫燃料成分質量百分比為：

鋁粉 30w%

鉍粉 25w%

錫粉 15w%

銦粉 15w%

鋅粉 5w%

添加劑 5w%

氯鹽 5w%

所述鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉的純度均為99.9%。

所述添加劑為氫化鎂與氫化鈣的混合物，所述氫化鎂與氫化鈣以3:1的比例混合。

所述氫化鎂的純度為98w%，所述氫化鈣的純度為97w%。

所述氯鹽為NaCl、KCl、或MgCl₂。

該鋁水制氫燃料的制備方法的具體步驟為：

原料混合——

將各原料粉末與鋼球，按照質量比為40:1的比例裝入球磨罐混合均勻；

氬氣保護——

抽空球磨罐內氣體，并充入氬氣；

球磨——

設置球磨轉速為445r/min,磨球時間為9;

所述原料混合步驟中，選取多個直徑不同的不銹鋼球，所述不銹鋼球的直徑為4mm、6mm或8mm。

所述原料混合步驟中，選取體積為50ml的球磨罐。

所述球磨步驟中，采用型號為QM-ISP2行星式球磨機。

在本技術方案中，稱取材料采用純度99.9％的鋁粉、鉍粉、錫粉、銦粉和鋅粉，添加氯鹽添加劑氯鹽包括NaCl、KCl、或MgCl₂，占原料總重量的20w%，添加的氫化鎂的純度為98w%和氫化鈣的純度為97w%，比例為3：1，將各原料粉末加入50ml球磨罐中，選取的鋼球直徑為4mm、6mm或8mm，鋼球與原料重量40:1，在磨球瓶中加入氬氣保護氣體，所采用的磨球設備為：QM-ISP2行星式球磨機，磨球機轉速設置為445r/min磨球時間9h。

在本技術方案中，添加物的加入，對性能有較大影響，有效促進了材料的反應，產氫量和氫氣產率明顯提高，其中Al-5wt%Ce-10wtKCl產生氫氣1101ml/g,轉化率達到94%。

在本技術方案中，磨球時間的延長在一定程度上提高了鋁鈰復合材料與水反應制氫的活性，其中磨球12小時，氫氣產量為1143ml，轉化率達到93.15％，添加氯化物在磨球過程中起到了納米磨球作用，粒徑的減小就會加快復合材料的水解速率，與水反應時氯離子能穿透氧化層促進鋁反應從而加快材料的反應速率，氯離子還能取代氫氧根離子參加反應，減少氫氧化鋁沉積在材料表面阻礙反應進行。采用高能球磨法制備的一種新的環(huán)境友好的用于制備氫氣的鋁、鈰熱納米復合材料，加入鈰有效的破壞了氧化層，使復合材料與水反應后的產物形成了花狀的米片結構，有效防止產物在材料表面的沉積而阻止反應的進行。

上述技術方案僅體現了本發(fā)明技術方案的優(yōu)選技術方案，本技術領域的技術人員對其中某些部分所可能做出的一些變動均體現了本發(fā)明的原理，屬于本發(fā)明的保護范圍之內。