ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ НА РЕАКЦИЮ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА НА АЛЮМИНИЕВОЙ ПЛАСТИНЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ

Разработка альтернативных и эффективных способов получения водорода является актуальной научно-технической задачей. Перспективным подходом является получение водорода при взаимодействии алюминия с водой; однако протеканию реакции при обычных условиях препятствует наличие устойчивой оксидной плёнки на поверхности алюминия. Целью настоящей работы является активация поверхности алюминия путём введения хлорида натрия в водные растворы фосфорной или серной кислот и определение скорости выделения водорода. Экспериментальные исследования проводились с использованием фосфорной и серной кислот, хлорида натрия химической чистоты и алюминия марки А85. Получение водорода осуществлялось в лабораторных условиях на градуированной стеклянной установке бюреточного типа. Объём выделившегося водорода определяли по объёму вытесненной воды. Добавление хлорида натрия в кислые водные растворы приводило к разрушению оксидного слоя на поверхности алюминия и инициировало его взаимодействие с водой. Локальное растворение алюминия под действием хлорид-ионов вызывало формирование пористой и неоднородной поверхности, что существенно повышало скорость выделения водорода. В растворах фосфорной кислоты при концентрациях 1-7 моль·л⁻¹ скорость выделения водорода не превышала 8 мл·ч⁻¹·см⁻², однако при добавлении хлорида натрия (25 г·л⁻¹) возрастала до 50,02 мл·ч⁻¹·см⁻², увеличиваясь в 6,25 раза. В растворах серной кислоты (0,5-2,5 моль·л⁻¹) в присутствии хлорида натрия скорость выделения водорода возрастала от 25,27 до 108,38 мл·ч⁻¹·см⁻², что соответствует увеличению примерно в 5 раз. Таким образом, показана возможность получения водорода на алюминиевой поверхности при комнатной температуре из кислых водных растворов с добавлением хлорида натрия. Предложенный подход основан на использовании недорогих и доступных реагентов и может быть перспективным для автономных систем получения водорода, в том числе с использованием алюминиевого лома.

1. Hydrogen energy storage integrated hybrid renewable energy systems: A review analysis for future research directions / A.Z. Arsad et al // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2022. – № 47(39). – Р. 17285-17312. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.03.208.

2. Ozsari I. Trend analysis and evaluation of hydrogen energy and hydrogen storage research / I. Ozsari // Ener. Storage. – 2023. – № 5(6). – Р. e471. https://doi.org/10.1002/est2.471.

3. Sustainability and challenges in hydrogen production: An advanced bibliometric analysis / B.D. Catumba et al // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2023. – № 48(22). – Р. 7975-7992. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.215.

4. Fueling the future: A comprehensive review of hydrogen energy systems and their challenges / T.T. Le et al // Inter. Journ. of Hydro. Ener. – 2024. – № 54. – Р. 791-816. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.08.044.

5. Socio-economic aspects of hydrogen energy: An integrative review / G.D. Sharma et al // Techno. Forecast. and Soc. Change. – 2023. – № 192. – Р. 122574. https://doi.org/10.1016/j.techfore.2023.122574.

6. Hydrogen engine operation strategies: Recent progress, industrialization challenges, and perspectives / Z. Sun et al // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2023. – № 48(1). – Р. 366-392. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.09.256.

7. Evro S. Carbon neutrality and hydrogen energy systems / S. Evro, B.A. Oni, O.S. Tomomewo // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2024. – № 78. – Р. 1449-1467. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.06.407.

8. Sustainable hydrogen energy in aviation–A narrative review / T. Yusaf et al // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2024. – № 52. – Р. 1026-1045. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.02.086.

9. Research on Storage and Transportation Cost Control and Technological Breakthroughs from the Perspective of Global Hydrogen Energy Development / Y. Gu et al // Jour. of Sust. Built Environ. – 2025. – № 2(5). – Р. 33-38. https://doi.org/10.70731/9ygthr89.

10. Baeshova A.K. Sutektі sudan aludyn keibіr belgіlі zhane zhana adіsterіnіn salystyrmaly sipattamasy / A.K. Baeshova, S. Molajgan, A.B. Baeshov // Vest. KazNPU im. Abaya, Estestv. – geogr. Nauki. – 2018. – № 2 (56). – Р. 22-27.

11. Bayeshova A.K. Hydrogen energetics current state and hydrogen production methods / A.K. Bayeshova, S. Molaigan, A.B. Bayeshov // Izv. NAN RK. Ser. Him. i Tekh. – 2018. – № 5. – Р. 107- 116. https://doi.org/10.32014/2018.

12. Milinchuk V.K. Avtonomnyj generator vodoroda na osnove himicheskogo razlozheniya vody alyuminiem / V.K. Milinchuk, E.R. Klinshpont, V.I. Belozerov // Izv. Vys. Uch. Zav. Yader. Ener. – 2015. – № 2. – Р. 49-59.

13. Alinejad B. A novel method for generating hydrogen by hydrolysis of highly activated aluminum nanoparticles in pure water / B. Alinejad, K. Mahmoodi // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2009. – № 34(19). – Р. 7934-7938. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.07.028.

14. Mahmoodi K. Enhancement of hydrogen generation rate in reaction of aluminum with water / K. Mahmoodi, B. Alinejad // Inter. Jour. of Hydro. Ener. – 2010. – № 35(11). – Р. 5227-5232. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.03.016.

15. An overview of hydrogen production from Al-based materials / L. Sun et al // Nanotech. Rev. – 2023. – № 12(1). https://doi.org/10.1515/ntrev-2022-0521.

16. Kaur P. A critical assessment of aluminum-water reaction for on-site hydrogen-powered applications / P. Kaur, G. Verma // Mat. Today Ener. – 2024. – № 40. – Р. 101-508. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2024.101508.

17. Bolt A. A review of unique aluminum–water based hydrogen production options / A. Bolt, I. Dincer, Agelin-Chaab // Energy & Fuels. – 2021. – № 35(2). – Р. 1024-1040.

18. Activation of bulk aluminum and its application in a hydrogen generator / J.T. Slocum et al // Applied Energy. – 2020. – № 279. – Р. 115-712.

19. Hydrogen production via activated waste aluminum cans and its potential for methanation / S.T. Lim et al // Energy & Fuels. – 2021. – № 35(19). – Р. 16212-16221.

20. Kumar D. An overview on activation of aluminium-water reaction for enhanced hydrogen production / D. Kumar, K. Muthukumar // Jour. of Alloys and Comp. – 2020. – Т. 835. – Р. 155-189.

21. Bayeshova А. Obtaining Hydrogen by Aluminium interaction with water / А. Bayeshova, А. Bayeshov, S. Molaigan // Jour. of Chem. Tech. and Met. – 2019. – № 3(54). – Р. 639-642.

22. Rol' depolyarizatorov v processah vydelenya vodoroda iz vody na poverhnosti amal'gamy alyuminiya / А. Bayeshov et al // News of the of Sci. of the RK. JSC «D. V. Sokolsky institute of Fuel, catalysis fnd Electrochemistry», series Chemistry and Technology. – 2023. – № 1(454). – Р. 15-26. https://doi.org/10.32014/2023.2518-1491.144.

23. Gordeeva E.O. Effektivnost' formirovaniya poristyh oksidnyh plenok pri anodnom okislenij alyuminiya / E.O. Gordeeva, I.V. Roslyakov, A.I. Sadykov // Elektrohimiya. – 2018. – № 54(11). – Р. 999-1009.

24. Takahashi H. Role of anodic oxide films in the corrosion of aluminum and its alloys / H. Takahashi, M. Chiba // Corr. Rev. – 2018. – № 36(1). – Р. 35-54.

25. Anodnoe rastvorenie alyuminiya v rastvorah hlorida litiya I phiziko-himicheskie svoistva produktov ego rastvoreniya / L.R. Salemgaraeva i dr. // Vest. Tekhn. Univ. – 2018. – № 21(7). – Р. 33-36.

26. Vliyanie anionov na elektrohimicheskoe povedenie alyuminiya v rastvorah solei / I.O. Grigor'evna et al // Vest. Tekhn. Univ. – 2018. – № 21(7). – Р. 46-50.

27. Grigor'yeva I.O. Vliyaniye khlorid-ionov na elektrokhimicheskoye rastvoreniye i anodnuyu aktivatsiyu alyuminiya v vodnykh sredakh / I.O. Grigor'yeva, A.F. Dresvyannikov, L.R. Khayrullina // Vest. Tekhn. Univ. – 2014. – № 17(5). – Р. 246-250.