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金属铝，作为消费大量电力从其金属氧化物中还原出来的材料，如何正确的回收再利用关系着未来的可持续发展。例如参与了日本的NEDO项目的某公司，在2016时就宣称完成了一个从铝基复合废料中制氢的验证工厂（Figure 1），实现了对含铝废物的有效利用。
另一方面，2019年南阳的“车载水可以实时制取氢气，车辆只需加水即可行驶”的热点新闻，让青年汽车集团和南阳市上了热搜。民众们怀着吃瓜的心态嘲笑了一番。其中的水氢发动机的本质就是金属铝合金（具体什么合金不详）与水反应生成氢气，氢气再通过燃料电池等产生动能驱动汽车。铝金属合金的制取所消耗的能量，合金中添加材料的可重复使用性，以及其中的LCA计算决定了该技术是否可行。
这里有一篇学术论文，请大家参考。他们的研究成果好像在为南阳“加水就能跑”神车“正名”。以下为该论文的中文翻译稿：
最近开发出一种新方法来制取铝的纳米颗粒，并用其来高效地分解水制取氢气。该方法使用富含镓（地壳中占总量的0.0015%）铝复合材料。这项研究由加利福尼亚大学圣克鲁斯分校完成，并于 2022 年 2 月 14 日发表在 Applied Nano Materials 上。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.1c04331
铝是一种高活性金属，可以剥夺水分子中的氧气以产生氢气。然而，金属铝会立即与空气反应形成氧化铝膜，从而阻止进一步的反应。长期以来，研究人员一直在寻找一种有效且具有成本效益的方法来利用铝和水的反应来生产清洁的氢燃料。
在这项研究中，我们展示了一种易于制造的，镓-铝复合材料在室温下与水快速反应生成铝纳米颗粒，从而产生大量氢气（Figure 2，视频）。
Figure 2. 利用铝-镓合金与水反应制取氢气
自 1970 年代以来，铝与水在金属镓中的反应就为人所知。镓在略高于室温的温度下为液体，反应通过去除氧化铝的钝化膜并允许铝和水直接接触而发生。然而，到目前为止，大多数研究都使用了铝含量高的镓-铝复合材料。
相比之下，这项研究发现，富含镓的复合材料意外地增加了氢气的产量。我们认为这种意外的氢气产量增加可以通过铝纳米粒子的形成来解释（Figure 3），并评估了纳米级特征。使用扫描电子显微镜和 X 射线衍射检查证实，铝纳米粒子是在镓和铝以 3:1 的比例混合的复合材料中形成的，并且该比例用于制氢最佳。
Figure 3. 反应生成的纳米级别的金属Al（Al-Ga合金中）
在富含镓的复合材料中，镓溶解氧化铝膜，同时将铝分离成纳米颗粒，防止纳米颗粒聚集成大颗粒。迄今为止，铝的纳米颗粒很难产生，但这种方法可以在常压和室温条件下产生纳米颗粒。此外，只需简单的操作即可制作这种复合材料。
该复合材料和水的反应是在中性 pH 值下发生，每克复合材料迅速产生 130 mL (5.4 mmol) 的氢气。当复合材料中的所有铝反应时，理论上可以获得90％的氢气。此外，确认了该水分解反应可以使用任何水源，例如废水、市售饮用水和海水，并且不会产生氯气。
镓相对昂贵且并不丰富，但可以多次回收重复使用而不会失去功效。该复合材料也可以由容易获得的铝制成，例如用过的铝箔或铝罐，并且可以通过用环己烷覆盖以保护其免受湿气长时间储存。
该技术正在美国申请专利，但目前尚不清楚氢气生产是否可以扩大到商业实用水平。
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