铝和氢氧化钠反应生成氢气（在铝水解制备氢氧化铝过程中发现氢气异常现象的报告）

任海峰1 姜国新2 林牧3通讯作者

1 内蒙古荣达能源科技有限公司 028000

2 华峰集团上海工程有限公司 201315

3 大连顺泰科技有限公司 116600

【摘要】介绍了铝水解制备氢氧化铝及产生氢气的技术和过程，通过对氢气成分、产量、热值、燃烧特点等初步观察分析发现异常现象，提出可能存在冷聚变反应。

【关键词】铝水解；氢氧化铝；氢气；氢燃料气；产量；热值；氦3；冷聚变

引言

制备氢氧化铝的技术路线很多，其中利用金属铝水解制备的产物为氢氧化铝及氢气，在利用一种方法制备氢氧化铝过程中，发现“氢气”中含有高浓度的氦3和氢同位素；“氢气”的产量高于一般铝水解所产氢气的理论产量；“氢气”的热值高出氢气的理论值，燃烧十分剧烈且火焰颜色与纯氢气燃烧呈现的颜色有所不同；“氢气”燃烧后排放的尾气冷凝水中氘丰度降低。鉴于“氢气”的特殊性，以下称为氢燃料气。

1 制备装置和材料

1.1 制备装置

制备装置自行设计，主要由水槽、预热器、反应器、反应棒、过滤槽、缓冲罐、暂存罐、沉淀槽、螺旋除料器等设备组成，各个反应器间设有进水阀、排水阀、通气阀以及连接阀，透过通气管件连接，可进行连续生产。

图1 氢氧化铝制备装置

1.2 制备材料

（1）金属铝：市售精铝，纯度为99.996%，制成Φ4mm、H=25mm的颗粒。

（2）水：第四系含水层地下水脱盐净化，电导率≤1μs/cm、SiO2≤0.05ppm、硬度≤0.1ppm（以CaCO3）、Fe含量0.07～0.08ppm、Ca含量≤0.05ppm、Cl含量≤0.2ppm。

（3）反应促进剂：利用多种市售化工产品自行制备，无稀有金属等特殊材料，成本占原辅材料总成本的2%左右。

2 方法及步骤

2.1 制备方法

一定温度下，金属铝与脱盐水在促进剂的作用下开始反应，水中氢氧分离，氧与金属铝结合形成微米级氢氧化铝，氢燃料气释出。水中氢氧化铝经沉淀槽排出系统，提纯净化成为粉体作为商品，氢燃料气经冷却、干燥、净化进入储气罐。

2.2 具体步骤

（1）将脱盐水经预热器预热至85℃送入反应器内，将金属铝颗粒和促进剂置入反应器内，5～30 分钟后，无需任何外来热源或能量，反应器内会自动产生放热现象，水温会逐渐升高，反应器压力也会因放热效应而增加。当反应器内增温到 90℃ 时，压力达0.1MPa～0.15MPa时开始剧烈反应，强烈运动中会将水中氢氧做出分离，反应产出氢燃料气，氧与铝结合产生氢氧化铝（β-Al(OH)3）。

（2）反应器内层置有调温设备，在反应器内温度超过 120℃时，自动启动冷水降温系统间接降温，控制反应器内水温保持在 90℃～110℃ 范围内；反之反应器内水温低于 85℃ 时，自动开启加温系统增温至水温达 85℃ 以上。

（3）反应过程中生成的氢氧化铝悬浮于反应器中，氢氧化铝悬浮物于水中浓度过高时，会自动排泄至沉淀槽中，经螺旋输送机送界区外干燥精制包装单元,1吨金属铝生成约1.88吨微米级氢氧化铝。

图2 氢氧化铝粉体SEM分析图像

（4）反应器后设气体缓冲罐，在强烈反应运动中所释出的气体含有大量水雾，经过滤后可得到纯度98.87%的干燥氢燃料气。

3 异常现象

利用上述方法制备氢氧化铝所产生的氢燃料气具有以下异常现象：

(1)经检测在氢燃料气中检测出氢的同位素氘和氚，同时检测出氦3（3He），氦含量高达1.0%，为地表的空气中氦体积含量的2000倍左右；

(2)氢燃料气产量为理论上化学平衡氢气产量[1]的8～12倍；

(3)氢燃料气的热值为氢气理论热值的3.3～3.6倍；经过现场观察，氢燃料气燃烧十分剧烈，火焰中心为橙红色，火焰边缘为橙黄色，与通常氢气燃烧呈现的温和性和蓝色火苗有所不同；

图3 氢燃料气燃烧状况

（4）氢燃料经内燃机气燃烧后排放出的尾气冷凝水氘丰度[R(D/H)]为原料水中的40%,是具有极高的医学价值的低氘水。

图4 氢燃料气内燃机发电系统

4 小结

在最高反应温度为130℃、最高反应压力为0.3MPa，促进剂中无稀有金属，反应动力为内源性能量的条件下，铝水解反应率提高、氢燃料气热值高于纯氢气、燃烧较纯氢气剧烈且火焰颜色不同、燃烧后尾气冷凝水中氘丰度降低，特别是检出氢燃料气中出现新产物氦等 [2]，上述异常现象具有冷聚变的特征，其反应机理及意义值得进一步讨论、研究。

参考文献

1.范美强，孙立贤，徐芬等.铝水反应制氢技术[J].电源技术,2007,31（7）:556～558.

2.张武寿.冷聚变的范式特征—一种科学哲学的视角[J].前沿科学,2008,03:75～78.

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