Tunable kinetics of nanoaluminum and microaluminum powders reacting with water to produce hydrogen
Notice bibliographique
Résumé
This paper reports on the kinetics and reaction processes of 40-nm and 1-μm aluminum powders with water to produce hydrogen at atmospheric pressure. This reaction produces aluminum hydroxide with irregular morphologies as by-products. It was found that the nucleation and growth of the aluminum hydroxides affect the kinetics of the reaction and thus the hydrogen production. The heat release in isothermal microcalorimetry and hydrogen production in a nonisothermal batch reactor were used to determine the rate-determining steps of the reaction mechanism and the corresponding activation energies. Model and model-free methods have been implemented to describe the reaction sequence between aluminum particle and water while the phase of newly produced aluminum hydroxide in the system plays an important role. The reaction of nanoaluminum particles and water, being more sensitive to temperature, goes to completion to produce bayerite, Al (OH)3 at 30°C, and boehmite, AlOOH at 50°C, whereas the microaluminum particles do not react completely and produce only bayerite at 30°C and also low-amount boehmite at 50°C. Nevertheless, these processes exhibit two distinct and sequential stages: a kinetically controlled stage with the apparent activation energy (Ea) of 100 to 110 kJ/mol, where nucleation and growth are limited by the chemical reactions on the surface of aluminum, and a diffusion controlled stage with Ea of 44 kJ/mol for the 40-nm Al/water reaction and 86 kJ/mol for the 1-μm Al/water reaction, where growth is limited by the mass diffusion through the aluminum hydroxide by-products. The separation of these two stages is more obvious under isothermal conditions. For nonisothermal conditions, two stages are overlapped, and the one with a lower Ea dominates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».