THERMALLY SINTERED ALUMINUM COMPOSITES WITH LOW MELTING POINT METALS FOR HYDROGEN PRODUCTION THROUGH WATER SPLITTING REACTION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

	PDF Final Thesis_ Hasan Shahriar Raby.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 24 May 2026. Download (4MB)
	PDF Final Thesis_ Hasan Shahriar Raby.pdf - Submitted Version Restricted to Repository staff only until 25 May 2026. Download (4MB)

Arabic Abstract

تبحث هذه الدراسة في تنشيط الألمنيوم عن طريق التلبيد الحراري باستخدام المعادن السائلة Ga) ، وسبيكة Ga-Sn الأيوتيكتية، وسبيكة Ga-Sn-In الأيوتيكتية (كعوامل تنشيط لإنتاج الهيدروجين من خلال تفاعل انشطار الماء. يتم رش رقائق الألمنيوم بجسيمات من المعادن السائلة، ثم تُلبد حرارياً لإنتاج مركبات من الألمنيوم تتفاعل تلقائيًا مع الماء في الظروف المحيطة لإنتاج الهيدروجين. تتفاعل مركبات الألمنيوم مع الجاليوم ببطء شديد (من 10 إلى 20 ساعة) مع الماء عند درجات حرارة مرتفعة (~70 درجة مئوية). ومن المثير للاهتمام أن تفاعل مركبات الألمنيوم مع السبائك التكتيكية من Ga-Sn و Ga-Sn-In يكون سريعًا للغاية (من 3 إلى 18 دقيقة) مقارنةً بتلك التي تحتوي على Ga فقط. وقد حققت مركبات الألمنيوم مع Ga-Sn معدل تفاعل مرتفعًا مع عائد متوسط من الهيدروجين، بينما حققت المركبات مع Ga-Sn-In عائدًا أعلى لكن بمعدل تفاعل أبطأ. يزداد عائد الهيدروجين مع زيادة نسبة المعدن السائل في مركبات الألمنيوم مع Ga وGa-Sn، ويصل إلى حد التشبع بعد نسبة معينة. ومع ذلك، فإن عائد الهيدروجين من مركبات الألمنيوم مع Ga-Sn-In ينخفض بشكل كبير مع زيادة نسبة المعدن السائل، وذلك بسبب تكوّن مركبات بينية من In-Sn تمنع Sn وIn من المشاركة في تفاعل انشطار الماء. ويعتمد معدل التفاعل بشكل كبير على درجة حرارة التفاعل؛ فعلى سبيل المثال، يؤدي رفع درجة الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية إلى تقليص زمن التفاعل من 65 دقيقة إلى 10 دقائق. وتتميز هذه المركبات بعمر تخزيني طويل وتحتفظ بأكثر من 70% من نشاطها بعد تخزينها لمدة ثلاثة أشهر في الظروف المحيطة

English Abstract

This study investigates aluminum activation by thermal sintering using liquid metals (gallium, eutectic Ga-Sn alloy, and eutectic Ga-Sn-In alloy) as activating agents for hydrogen production via water splitting reaction. Aluminum foils are sprayed with liquid metal particles then thermally sintered to produce aluminum composites that react spontaneously with water at ambient conditions to produce hydrogen. Composites of aluminum with gallium react very slowly (10-20 hours) with water at high temperature (~70 oC). Interestingly, the reaction of aluminum composites with eutectic alloys of Ga with Sn and Sn-In is extremely fast (3-18 minutes) in comparison to those with Ga metal. Aluminum composites with Ga-Sn achieved a very high reaction rate with an intermediate yield, while the composites with Ga-Sn-In achieved a higher yield at a slower rate. Hydrogen yield increases with the increase of liquid metal ratio in aluminum composites with Ga and Ga-Sn, and plateaus after a specific ratio. However, hydrogen yield from aluminum composites with Ga-Sn-In significantly decreases with the increase in the liquid metal ratio due to the formation of In-Sn intermetallic compounds that prevent Sn and In from participating in the water splitting reaction. The reaction rate is highly dependent on reaction temperature, for instance increasing the reaction temperature by 20 oC leads to reducing the reaction time from 65 minutes to 10 minutes. The composites have a very long shelf life and retain more than 70% of their activity after storage for three months in ambient conditions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Mohommed, Mohammed Gamal
Committee Members:	Siddiquee, Muhammad Nurunnabi and Alasiri, Hassan Saeed
Depositing User:	MD HASAN RABY (g202215940)
Date Deposited:	26 May 2025 10:53
Last Modified:	26 May 2025 10:53
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143451