氢气作为一种能源具有热值高、无污染和来源广等特点。氢气的制备方法很多,与传统化石燃料制氢和电解水制氢相比,Al-H2O反应制氢具有低成本、高效率、高安全性以及环保等优点,因此拥有很好的发展前景。然而,Al基水解制氢材料也面临着诸多的局限,例如Al极易被氧化形成致密的氧化铝钝化层覆盖在表面,严重阻碍了Al-H2O反应的进行;水解制氢的反应速率过快,难以控制。本研究利用CALPHAD方法和气雾化制粉技术设计并制备了Al-Bi-Zn三元和Al-Bi-Zn-Sn四元合金复合粉体,详细研究了上述合金复合粉体的制氢性能,并对该系列合金复合粉体的制氢机理进行了解释。本研究所取得的主要结果如下:(1)本研究利用CALPHAD方法计算相图,以此为基础设计了一系列Al-Bi-Zn三元和Al-Bi-Zn-Sn 四元合金复合粉体,并通过气雾化制粉技术制备了该系列合金复合粉体。研究结果表明,上述两个系列合金复合粉体出现液相两相分离现象,形成Bi-rich相或(Bi,Sn)-rich相不连续包裹Al-rich相的特殊微观结构。(2)本研究开展了Al-Bi-Zn三元和Al-Bi-Zn-Sn四元合金复合粉体制氢性能的研究,并通过一系列实验研究了反应温度、反应介质、合金成分以及搅拌对合金复合粉体制氢性能的影响。研究结果表明,Al-Bi-Zn-Sn四元合金复合粉体具有优异的制氢性能,通过改变条件能够控制反应速率。(Al,Bi,Zn)-6Sn(wt.%)合金复合粉体在搅拌条件下与50℃蒸馏水反应时,30 min时便能达到接近100%的转化率。该合金复合粉体即使与30℃蒸馏水反应时,170 min时也能达到80%以上的转化率。(3)本研究解明了Al-Bi-Zn基合金复合粉体的Al-H20反应机理。研究结果表明,表面的Bi-rich相和(Bi,Sn)-rich能够保证部分Al-rich相不被氧化,内部Bi-rich相和(Bi,Sn)-rich相对合金复合粉体具有活化作用。Al-Bi-Zn基合金复合粉体水解制氢过程中同时存在两种反应,即Al-H2O反应和Al-Zn电化学反应,这两种反应是竞争关系,且Al-H2O反应的反应速率更快。