Temperatūros įtaka aliuminio ir vandens reakcijų kinetikai išgaunant vandenilį, skirtą mažos galios prietaisams

Abstract

Vandenilio kuro elementai gali būti naudojami kaip švarūs energijos šaltiniai nešiojamuose elektroniniuose prietaisuose. Pagrindinės kliūtys tokioms sistemoms naudoti yra sudėtingos ir brangios vandenilio saugojimo bei transportavimo technologijos. Be to, būtinas saugumo užtikrinimas dėl didelio vandenilio dujų reaktyvumo. Siekiant įveikti šias technologines problemas, vandenilio gamyba pagal poreikį galėtų būti realizuojama panaudojant egzoterminę aliuminio reakciją su vandeniu. Nors ši reakcija yra termodinamiškai palanki, tačiau plonas ir tankus aliuminio oksido sluoksnis, susiformavęs po metalo paviršiaus sąlyčio su ore esančiu deguonimi, veikia kaip barjeras vandens molekulėms bei trukdo Al metalui reaguoti su vandeniu. Šiame straipsnyje pateikiama žematemperatūrės vandenilio plazmos panaudojimo analizė siekiant modifikuoti aliuminio miltelių paviršių, sukuriant mikrodefektus bei keičiant paviršiaus energiją, kad aliuminio paviršius iš hidrofobinio taptų hidrofilinis ir vandens molekulėms būtų atverti keliai gryno metalo paviršiaus link. Tyrimas sutelktas į vandenilio ir elektros energijos generavimo eksperimentus po Al+vanduo reakcijų keičiant vandens temperatūrą. Nemodifikuoti ir plazmoje modifikuoti milteliai buvo charakterizuojami naudojant laboratorinę analitinę įrangą: skenuojantis elektroninis mikroskopas skirtas paviršiaus morfologiniams pakitimams nustatyti, energijos dispersijos spektroskopas – cheminių elementų sudėčiai analizuoti, rentgeno spindulių fotoelektroninis spektroskopas – paviršiaus elementinės sudėties pokyčiams įvertinti.