新型Al-Mg合金催化材料的制备及催化机理研究

项目名称新型 Al-Mg合金催化材料的制备及催化机理研究一、项目简介（ 500字以内）金属—水推进动力系统是应用于无氧条件下推进的喷射推进系统。因其采用了金属—水反应作为推进能源，所以如果在水下推进则不用携带水，这种推进动力系统对于提高航行体速度，具有重大意义。铝和镁均具有非常高的体积能量密度，所以目前国际上采用的金属主要是镁和铝。其中镁水推进系统，已在俄罗斯水下航行体上得到应用。该航行体航速约 200kn。镁与水反应较容易启动，但是其能量密度相对铝较小，铝水推进系统是目前国际上正在研究的下一代水下推进系统。铝水和镁水反应的体积能量密度分别是 408213KJ / E和 226925KJ / E,初步估计，其能量密度约为镁水系统的 17倍。此系统一旦应用，可以增大水下航行体的航速和航程，使其适用能力得到进一步提高。铝水推进系统的能源是铝水反应。铝与水可发生如下反应： 2Al+6H20===2Al(OH)3+3H2采用化学平衡方法计算铝水反应的绝热温度，可达到 2862K，铝与水反应的启动温度是 1700K，然而在 航 行 体 的 实 际 运 行 条 件 下 这 样 的 高 温 是 难 以 达 到 的 ， 而 且 高 温 也 存 在 诸 多 安 全 隐 患 ， 现 打 算 从Al5Fe2入手调整铝镁比例研究一种铝镁合金作为该反应的催化剂，使得铝水反应能够在常温条件下高效地进行。二、选题背景 (2000字以内 )水下超空泡化高速武器概念的提出，促使人们对其推进系统作进一步的研究。俄罗斯专家在考虑了形形色色的推进系统（包括柴油机、电动机、原子动力装置、高速柴油机及燃气轮机等）后，得出如下结论：“只有采用金属 (铝、镁或锂等 )作燃料，并利用外部水做氧化剂和燃料生成物的冷却剂，同时利用高效燃气轮机或喷气推进系统高所组成的动力装置，才是真正推进水下武器实现超高速的最佳途径”。在对比了几种金属与水反应的能量后可得出如下结论：用金属镁铝与水反应，可作为水下推进系统的推进剂主要组元。1化 学 反 应 可 行 性 铝 和 水 反 应 的 方 程 式 为 :2Al(s)+3H2O(1)— Al2O3(s)+3H2(g)一83312kJ/mol铝燃料燃烧释放的能量可达到 1543kJ/g,采 用 化 学 平 衡 法 计 算 出 的 绝 热温 度 可 达 到 2862K。 但 这个反应不是一步完成 的 ,不同的反应条件发生 的反应也不同。根据目前 的理论 ,可推断铝和超高温的水蒸 气的反应过程如下 :表面反应 :Al(1)一 Al( Al(1)+A10(g)一 A1O(g)