通过注水速率调控活化铝水解产氢：反应动力学与产物层结构研究

《International Journal of Hydrogen Energy》：Controlling activated aluminum hydrolysis via water injection rate

本研究探讨了通过调控注水速率实现eGaIn活化铝球（Al）按需产氢的机制。发现在水限制条件下，氢气产率（而非注水速率）主导最终产氢量，高反应速率可形成多孔副产物层（AlO(OH)/Al(OH)3）避免铝钝化，为铝-水反应系统（AWR）的可控供氢设计提供了新策略。

　　

Highlight

低速注水时（图1A、D、H），副产物粉末致密堆积，包裹未反应铝和氢气泡，即使补充过量水仍导致产率降低。提高注水速率（图1B、E、I）显著提升产率，副产物粉末体积增加但呈现更松散多孔结构。高速注水（图1C、F、J）可实现近完全反应，副产物层形成贯通孔道，持续输送水至铝核心。

结论

本研究通过调控eGaIn活化铝-水反应的注水速率，实现了按需产氢。低速注水会导致产率显著下降，不利于长时间低功率应用。结合微计算机断层扫描（micro-CT）和扫描电子显微镜（SEM）对反应产物的表征发现，高反应速率下氢气可冲破氢氧化铝副产物层，形成多孔网络结构，保障水与铝的持续接触，从而实现完全反应。