随着化石能源危机的加剧,加速能源革命,发展可再生清洁能源已逐步在各国间达成共识。铝水反应以其高效制氢、反应放热量大、清洁无污染等优点,成为目前制氢领域研究的一大热点。本文以铝水反应的氢热联产系统为应用背景,利用自制的中温铝水反应制氢实验系统,实现了液下进汽方式下,6g铝锂合金与水蒸气在600℃启动温度下的快速高效制氢和产热。本文首先通过实验研究了载气流量和给水量变化对反应器内动态产氢放热过程的影响。在1.OmL/min的给水量下,随着载气流量的增大,反应的产氢速率和反应效率有了明显的提高。但是反应温度较低,最高只达733℃。通过调节给水量,反应最高温度得到了有效提升,表现出随给水量增加先升高后降低的趋势。在载气流量700mL/min,给水量1.5mL/min时,反应器内最高温度可达999℃。通过分析反应过程中高温区的迁移规律,得到了反应器内反应核心区的迁移规律:在通入水蒸气后,进水口附近样品最先反应升温,随着进水口附近样品的消耗和水蒸气的扩散,反应核心区表现出从进水口处沿垂直方向向上和向下作迁移运动,且向上迁移速度要快于向下迁移速度。反应结束后,在冷态下对反应产物沿垂直方向进行分层取样,并通过SEM、EDS和XRD等手段检测,结果表明反应产物在颜色、成分和氧化程度等方面沿垂直方向都存在着明显的递变趋势。在进水口处,样品反应程度高,晶型规则。随着产物与进水口距离增加,反应的氧化程度及结晶度逐渐降低,并在反应器底部检测到有未反应完的Al和Al-Li成分出现。为了更好地认识水汽扩散对反应的影响,为进汽方案的设计提供指导依据,对比研究了液上、液中和液底进汽方式对反应产氢放热及扩散特性的影响。相对于液上和液中进汽而言,液底进汽方式下,铝水反应的产氢速率和效率有了明显提升,其瞬时产氢速率可达463.76mL/(min·g),反应效率达85.9%。这主要是由于进汽口的下移,促进了底部样品与水蒸气的接触与反应,从而使得反应效率得以提升。同时,通过对温度变化的分析得出,液底进汽方式下,反应的向上传递速率要明显高于液上和液中进汽时的向下传递速率,这主要是由于气流的上升运动促进了水蒸气的扩散以及铝液与水蒸气的混合。