Hydrogen generation by water hydrolysis : strategies for the controlled exposure of mechanically activated powders to water

The hydrolysis of water is a promising technique to produce pure hydrogen without the emission of CO2 and other polluting agents. It is also a safe and efficient way of H2 storage, which can be exploited for the functioning of fuel cells. In this respect, one of the most promising metal is micrometric aluminum. This material has several advantages such as stable properties with time, low cost, relatively low toxicity and high availability. However, its hydrogen generation capability is dramatically reduced by the presence of an oxide layer on the particle surface. A promising way to enhance metal powder reactivity is the mechanical activation of aluminum, using a particular ball milling technique (NHEMA). In past works, the optimal combination of milling parameters and powder formulation for the efficient production of hydrogen have been found, but the generation was difficult to control. This work deals with this issue. Methodologies for the efficient control of hydrogen generation have been proposed and discussed. In particular, the aim of this work is to explore the feasibility of incorporating activated aluminum powders in a polymeric matrix for the preparation of samples with desired hydrogen evolution profiles. Hydrophilic polymers have been chosen and their thermal and dissolution behaviors have been studied regarding the relationship with hydrogen production rate. The influence of parameters such as polymer molecular weight, manufacturing process and matrix shape have been investigated.

L'idrolisi dell'acqua è una promettente tecnica per produrre idrogeno puro senza emissioni di CO2 e altri agenti inquinanti. É anche un modo sicuro ed efficiente per l'immagazzinamento di H2, che può essere sfruttato per il funzionamento delle pile a combustibile. A questo proposito, uno dei metalli più promettenti è l'alluminio micrometrico. Questo materiale ha diversi vantaggi tra cui proprietà stabili nel tempo, basso costo, tossicità relativamente bassa ed un'elevata disponibilità. Tuttavia, la sua capacità di generare idrogeno è drammaticamente ridotta dalla presenza di uno strato di ossido sulla superficie della particella. Un modo promettente per aumentare la reattività della polvere metallica è l'attivazione meccanica dell'alluminio, usando una particolare tecnica di macinazione tramite sfere (NHEMA). In lavori passati è stata trovata la combinazione ottimale dei parametri di macinazione e di formulazione della polvere per la produzione efficiente di idrogeno, tuttavia la generazione era difficile da controllare. Questo lavoro esplora tale problematica. Sono state proposte e discusse alcune metodologie per un controllo efficiente della generazione di idrogeno. In particolare, l'obiettivo di questo lavoro è quello di analizzare la fattibilità di incorporare le polveri attivate di alluminio in una matrice polimerica per la preparazione di campioni con i profili di evoluzione di idrogeno desiderati. Sono stati scelti i polimeri idrofili e i loro comportamenti termico e di scioglimento sono stati studiati in merito al rapporto con il rateo di produzione di idrogeno. É stata indagata l'influenza di parametri come il peso molecolare del polimero, il processo di manufattura e la forma della matrice.