氢能是21世纪发展潜力最大的清洁能源。氢能的推广与应用对解决当前的能源危机和环境污染等问题具有重大意义。然而,氢气存储和运输环节的高成本、高能耗、高风险等问题制约了氢能的发展。在线供氢技术是一种集氢气制取和储运为一体的氢能利用方式,特别是在应急电源、野外探测、单兵作战等领域显示出广阔的应用前景。以Al-Ga-In-Sn为代表的低熔点金属掺杂的铝合金是一种理想的块体在线供氢材料。虽然从热力学角度分析,铝制氢的水解反应是可以自发进行的,但由于铝在空气中极易被氧化而在其表面形成一层致密的钝化层,从而失去与水反应的活性。而Ga、In、Sn低熔点金属的引入可以有效地于材料内部形成高活性位点,促进Al-H2O反应,以获得较高的能量转化效率。上述低熔点合金元素在制氢反应过程中起到了类似催化剂的作用,其反应后并不会被氧化,仍以单质或金属间化合物的形式与氢氧化铝共存于固相中。制氢副产物氢氧化铝是现代社会重要的工业原料,广泛应用于氧化铝生产、水处理、造纸、防火等领域。而Ga和In都属于稀有金属,价格昂贵。因此,设法分离回收其中Ga、In等合金元素并用以循环制备制氢铝合金,与此同时,获得高纯度铝水解产物副产品,是铝合金块体制氢材料降低使用成本、扩大推广应用过程中亟待解决的问题。基于上述原因,本论文制备了系列无Sn的Al-Ga-In三元合金,通过配方调控保证了材料的高铝-氢转化效率,通过与Al-Ga和Al-Ga-In-Sn合金的比较,从界面的角度合理地解释了其产氢效率差异的原因,对传统的铝合金制氢机理“溶解扩散机制”进行了补充和完善,在此基础上设计了基于Al-Ga-In三元合金的Ga-In合金回收及联产铝溶胶工艺。Al-Ga-In三元合金的开发减少了此类制氢合金块体材料的合金元素的种类,降低了实际循环应用过程中合金元素的回收压力;同时避免了低饱和蒸汽压元素Sn对铝水解副产品纯度的影响,有助于提高副产品的价值,增加了此类合金的实用性。具体研究内容如下:（1）Al-Ga-In合金在线供氢性能的研究表明:Ga和In的含量在不同水温下对铝合金水解性能影响的测试结果显示,作为优选配方的94 Al-Ga-In合金在50℃水温下的氢气转化效率达到理论产氢率100%,最高产氢速率为0.06 L/min,反应持续约87min。这与Al-Ga二元合金的产氢性能相比大大提高,不仅保持了良好的产氢性能,而且比Al-Ga-In-Sn合金的水解反应更加稳定和持续。通过对Al-Ga-In合金与水的反应机理的研究与分析,我们进一步发现,在不含Sn的情况下,金属Ga、In形成的液相可以活化铝的水解反应,这可能与半共格相界的形成有关。虽然低熔点金属（Ga、In）不水解,但它们可能会在合金熔融过程中,促进铝基体中第二相和缺陷的形成。本文通过SEM分析证实,Al-Ga-In三元合金中存在GB相颗粒,主要由Ga和In组成。通过计算铝基体与第二相的错配度对该相界进行判定,并计算位错间距,确定位错的存在。第三低熔点金属In的添加可能会在Al-Ga-In三元合金中产生一种半共格相界,引起界面能的升高,从而可以有效改善合金的产氢性能。这合理地解释了不同组元合金的产氢性能差异。（2）Al-Ga-In合金制氢联产铝溶胶工艺的研究表明:本文以80 Al-15.772 Ga-4.228In（wt.%）合金为例,结果显示,与Al Cl3溶液反应的最适浓度约为0.8 mol/L,此时可实现Ga-In回收率的最大化,为91.47%;且此时产氢率为92.16%。与0.8mol/L的Al Cl3溶液反应的最佳固液比在1/20左右,此时可实现Ga-In回收率的最优化,为93.00%;且此时产氢率也为92.16%。从制氢副产物中制备的溶胶在室温下放置6个月仍稳定存在,不发生聚沉现象。该工艺具有如下几个优点:（1）在保证不降低产氢量的前提下,用简单的固液分离法,将透明的氢氧化铝胶体溶液与底部的Ga-In液滴分离,从而实现Ga-In与Al水解产物的初步分离,方法高效、便捷且易操作;（2）回收得到的贵金属Ga-In,可循环利用,再与Al合金化制备铝合金,这无疑对Al合金制氢及其产业化有重大的意义;（3）铝溶胶在各工业领域中的用途很广,从铝合金制氢副产物中制备的氢氧化铝胶体,可通过进一步的研究,对其加以利用。