“我們不需要任何能量輸入，而且它可以瘋狂地產生氫氣。我從未見過這樣的東西。”加利福尼亞大學聖克魯茲分校教授Scott Oliver在描述一種新的鋁鎵納米粒子粉末時說，這種粉末被放置在水裡–甚至是海水裡時，就會產生氫氣。
鋁本身在水中迅速氧化，從水中剝離氧，並釋放出氫作為副產品。但這是一個短暫的反應，因為在大多數情況下，金屬很快就會形成一層極薄的氧化鋁塗層，將其封閉起來，結束了這種反應。
但是加州大學聖克魯斯分校的化學研究人員說，他們已經找到了一種具有成本效益的方法來保持這種反應。人們早就知道鎵可以去除氧化鋁塗層，使鋁與水接觸以繼續反應，但以前的研究發現，鋁重的組合效果有限。
因此，當化學/生物化學教授Bakthan Singaram發現學生Isai Lopez在家裡的廚房裡玩鋁/鎵制氫時，這個想法似乎並沒有什麼特別之處。“他沒有以科學的方式來做，所以我給他安排了一個研究生來做一個系統的研究，”Singaram說。“我認為對他來說，測量不同比例的鎵和鋁的氫氣輸出將是一篇很好的畢業論文。”
當Lopez決定擴展實驗以測試重鎵的混合物時，事情變得有點奇怪。氫氣的產量開始迅速增加，該團隊開始試圖弄清楚為什麼這些混合物的行為有如此大的差異。經過電子顯微鏡和X射線衍射研究，他們意識到，最有效的混合物，即三份鎵和一份鋁，確實出現了一些較低比例沒有出現的事情。鎵不僅溶解了氧化鋁，它還使鋁分離成納米顆粒，並使它們保持分離。
Singaram說：“鎵分離了納米顆粒，使它們不會聚集成更大的顆粒。人們一直在努力製造鋁的納米顆粒，而在這裡，我們正在正常的大氣壓力和室溫條件下生產它們。”
由於鋁被如此精細地分離，其表面積被最大化，與水的反應效率驚人，對於給定數量的鋁來說，可以拉出90%的理論最大氫氣量。在《ACS納米材料》雜誌上發表的一項研究中，研究人員報告說，當把一克他們的鎵鋁合金放入水中時，將迅速釋放出130毫升的氫。
值得注意的是，水源也不需要是乾淨的。研究報告說：“任何可用的水源都可以使用，包括廢水、商業飲料，甚至海水，而且不會產生氯氣。”
然而鎵很昂貴。但研究人員說，它可以在該過程結束時被完全回收，並與新的鋁一起使用，以創造更多這種卓越的產氫合金。事實上，這種合金的製造本身就非常容易；人們只需將鎵與鋁（包括用過的鋁箔或鋁罐）按正確的比例手動混合在一起。
“我們的方法使用了少量的鋁，這確保了它作為離散的納米顆粒全部溶解到大多數鎵中，”Oliver說。“這產生了大量的氫氣，與基於鋁的數量的理論值相比，幾乎是完全的。它還使鎵的回收更容易被再利用。”
該團隊已經為該工藝申請了專利，並開始研究如何將其擴大到商業用途。
那麼我們在這裡看到的是什麼？這實際上是一種儲存和釋放氫氣的固態方式–值得注意的是，這是在過去幾個月，甚至是有史以來寫的第三種儲氫粉末。氫氣是一種重要的燃料，在去碳化的競賽中，在某些應用中是必要的，但它是出了名的困難和昂貴，要壓縮成氣體，或低溫冷凝成液體，以便儲存和運輸。
另一方面，儲氫粉末更容易處理，也更便宜，有可能極大地改變使用氫氣的成本，使新的應用變得可行。這就是為什麼迪肯的機械化學球磨工藝和EAT的Si+硅粉是如此重要的原因。
加利福尼亞大學聖克魯茲分校的這一進展也可能是這樣一個大問題。這東西聽起來非常容易製造，而且更容易用於氫氣生產。如果儲存在環己烷氣體中，它可以很好地儲存和運輸至少三個月。它在海水中工作的事實是非常重要的；獲得清潔的水並不是你想在今後的業務中押注的那種東西。鎵可以被收集並回收到工藝中的事實將有助於降低成本。而且，反應是在環境壓力和溫度下進行的，這意味着可以在整個操作的最末端使用更少的設備，因為實際上需要氫氣。
那麼，與其他兩種粉末相比，它是如何衡量的呢？研究人員所提供的數字至少允許我們進行猜測。如果把這種東西當作氫氣儲存介質，那麼關鍵指標可能是質量分數：對於給定質量的粉末，你能得到多少氫氣？如果一克鎵鋁粉產生 130 毫升或 5.4 毫摩爾的氫氣，那麼氫氣的重量為 0.00544 克。
這是一個0.544%的質量分數。EAT的Si+粉末可能是現階段最受歡迎的物質，至少在這個指標上，聲稱其質量分數為13.5%。當然，當談論商業能源運輸和釋放循環時，還有許多其他的考慮因素–特別是對水質不挑剔的考慮–所以這種新粉末肯定還有機會做出貢獻。
該研究發表在《ACS納米材料》雜誌上。