[实用新型]一种研究纳米铝粉与水反应活性的装置

说明书

本实用新型公开了一种研究纳米铝粉与水反应活性的装置，装置包括外部水槽、蒸馏水、内部水槽、温度传感器、反应器、冷凝器、连接管、气体流量计、温度控制仪、加热套和计算机。外部水槽上部设有进液口，下部设有外部水槽出液口，内部装有蒸馏水，外部装有加热套；内部水槽上部设有投料口与出气口，下部设有内部水槽出液口，内部中间设有反应器与温度传感器且装有蒸馏水；反应器内部设有传感器；内部水槽上部的出气口连有气体流量计。本装置可探究纳米铝粉与水在室温至沸点的产氢动力学与反应温度动力学，根据氢气的产量去理论计算纳米铝粉与水反应放热量，从而探究纳米铝粉与水的反应机理。

技术领域

本实用新型涉及纳米铝粉与水反应体系领域，具体为一种研究纳米铝粉与水反应活性的装置。

背景技术

以金属燃料与水反应为能源的推进系统是当前正在研究的水下动力系统。金属纳米铝粉具有高能量密度和高比冲，与水反应放出大量的热，可以满足水下动力系统对能量的要求。纳米铝粉与水反应放出热量的同时还产生高能量密度的燃料氢气和Al₂O₃，对环境无污染，因此被视为理想的“绿色”推进系统的动力来源。

纳米铝粉与水的混合物在70℃即可发生剧烈反应，与微米金属粉相比，纳米金属粉具有较低的反应温度和较短的反应时间。

金属铝与水的多项反应可以用来制备氢气，此过程会伴随着释放热能和生成氧化产物(氧化产物和氢氧化产物)。通过调节反应条件，铝粉和水可进行以下3种反应：

2Al+3H₂O＝Al₂O₃(氧化)+3H₂+Q₁(817kJ)

2Al+4H₂O＝2AlOOH(勃姆石)+3H₂+Q₂(846kJ)

2Al+6H₂O＝2Al(OH)₃(拜耳石)+3H₂+Q₃(871kJ)

在不同的反应中，被氧化的产物不同，但只要铝粉的质量相同，氢气的产量就相同，这些数值为本装置提供了可行性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种研究纳米铝粉与水反应活性的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种研究纳米铝粉与水反应活性的装置，装置包括外部水槽、蒸馏水、内部水槽、温度传感器、反应器、冷凝器、连接管、气体流量计、温度控制仪、加热套和计算机。所述外部水槽的上部设有进液口，所述外部水槽的下部设有外部水槽出液口，所述外部水槽的内部装有蒸馏水，所述外部水槽的外部装有加热套，加热套与温度控制仪相连接，所述外部水槽的正中间装有内部水槽，所述内部水槽的上部设有投料口与出气口，出气口通过装有冷凝器的连接管与气体流量计相连，气体流量计与计算机相连接，所述内部水槽的下部设有内部水槽出液口，所述内部水槽的正中间装有反应器，所述内部水槽的内部设有温度传感器，温度传感器与温度控制仪相连接，温度控制仪与计算机相连接，所述内部水槽的内部装有蒸馏水，所述反应器的内部设有温度传感器。

优选的，所述外部水槽的外部装有加热套，加热套与温度控制仪相连接，所述外部水槽的上部设有进液口，所述外部水槽的下部设有外部水槽出液口，所述外部水槽的正中间装有内部水槽，且外部水槽的底部与内部水槽的底部有一定的距离，所述外部水槽的内部装有蒸馏水。

优选的，所述内部水槽的上部设有投料口与出气口，出气口通过装有冷凝器的连接管与气体流量计相连，气体流量计与计算机相连接，所述内部水槽的下部设有内部水槽出液口，所述内部水槽的正中间装有反应器，所述内部水槽的内部设有温度传感器，温度传感器与温度控制仪相连接，温度控制仪与计算机相连接，所述内部水槽的内部装有蒸馏水。