做铝制氢研究的开辟者

以前,微型能量电池因功率高、随时随地可供电的特点,应用很广,但因易泄漏的问题,一直缺乏安全可靠的氢源。我校铝制氢研究团队通过大量实验、测试,发现了让一种制氢材料成为便携式氢源的办法,将化学储能转化成电能,将铝掺杂铋、锡等金属形成微型腐蚀电池,源源不断地产生氢气。他们的成果“铝制氢材料的设计、产氢动力学研究及应用”前不久获得了浙江省自然科学奖三等奖。该项目由我校黄岳祥教授主持,范美强、秦来顺、陈达、吕春菊老师共同参与。

我们的研究“另辟蹊径”

在铝制氢团队做出的突出成果中,他们“最先”发现掺杂锂或低熔点金属形成的二元或多元铝基合金能显著提高其水解制氢化学活性,“首次”将微型腐蚀电池原理用于解析铝制氢材料水解产氢机理,并提出了铝制氢材料流态化、“水位差”、微型泵注水的压力控制法。

“这些另辟蹊径的想法并不是无中生有的,这是一个量变到质变的过程。”他们在一定专业知识的基础上结合已有的研究成果,查阅无数文献,再经过多次的设想、实验与改进,慢慢地将想法变成了现实。站在“巨人们”的肩膀上,他们看到了更广阔的世界。

研究之路“道阻且长”

研究的道路并不是一帆风顺,团队自然也遇到了许多难题。一开始他们想将铝、锂、铋三种金属熔炼成球,洒上水与之反应,“金属球就会像‘洋葱’一样被一层一层地剥开”,一点一点地产生氢气,等到“剥”完后,氢气生成的量也达到了极限。但是这种做法对工艺设备的要求高,实施起来难度大,根本不适合大量高效生产,研究也一直不能突破这个瓶颈。

功夫不负有心人,在多次查阅文献、参考已知实验数据之后,铝制氢团队开始调整思路,在充分考虑了铝制氢材料的性能之后,采用了“机械球磨”这一更合适的办法。他们将金属混在一起后直接做成粉末,压成圆柱体再与水反应,从工艺手段上改变了制铝合金的方法,“对症下药”之后,实验研究也顺利了起来。研究制成的这种铝合金材料相当于小型便携式电源,可运用到我们的日常生活中,同时铝合金和水反应释放的巨大能量,也可作为水下航行器的动力来源。

科研与教学“并肩前行”

实验研究的进展必然也离不开老师与学生之间的配合。08材料2班的孙文强跟着老师做实验,每次在机械球磨机器前一坐就是两三个小时。他好奇为什么铝合金刚开始不和水反应,但球磨完毕后会和水发生反应,在得到这是机械能转化成化学能的解释之后,他仍不懈于将盐磨完后不和水发应。此后,在老师的引导下,孙文强开始了有关活化能的探究。经过三个学期的设计、实验、测量、计算,他终于发表了属于自己的论文。

学生有成就感的同时,作为指导老师,团队的老师们一样成就感满满。“科研与教学是相辅相成的,”在这个过程中能看到学生们的成长令他们感到十分欣慰。

“大家每个人都做研究的一小块,最后组成了一大块。”研究成果的取得离不开整个团队的齐心协作,能将研究由宏观深入到微观,将设想转化成现实,这是大家共同努力的结果。