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话说铝燃料电池：铝是一种节能环保绿色金属

铝是一种银白色金属，现在用的英文名“Aluminium”是从古罗马语“Alumen（明矾）”衍生来的，在北美洲用“aluminum”，在世界其他国家及地区则多用“Aluminium”。1807年英国化学家波特（tt）用明矾制得氧化铝。1807年英国化学家戴维（vy）试图电解熔融氧化铝制取金属，1808年他将这个预想的金属命名为“Aluminum”，后改为“Aluminium”。1825年丹麦科学家奥斯忒（rsted）用钾汞齐还原无水氯化铝，制得几毫克铝。1827年德国化学家沃勒（hler）用钾还原氧化铝，制得了少量较纯的铝，并描述了它的一些性质，不过在此之前，这个金属一直是实验室中的一种名贵“古董”。到1854年法国科学家德维尔（Henri Saint，Claite Deville）改进了以前的制备方法，用钠作为还原剂成功地生产了较多的以kg计的更纯的铝，价格比黄金的还贵一些，并建厂为皇室贵族生产一些头盔、餐具及玩具。1886年美国奥伯宁学院化学系大学生霍尔（ll）与法国埃科尔矿业学院（Ecole des Mines）大学生埃罗（Paul roult）在大洋彼岸独立地发明了冰晶石-氧化铝熔盐电解炼铝法，并分别在各自国家取得了专利。1888年霍尔组建了匹兹堡冶金公司（Pittsburgh Reduction Company），即当今的美国铝业公司（Alcoa）的前身，埃罗也在瑞士成立了产铝工厂。铝的生产从此进入了工业化，年年增加，一路攀升，1956年全世界原铝产量超过铜，成为仅次于钢的第二大金属，2016年全抚州世界原铝产量59166kt，其中中国的产量32650kt，占世界总产量的55.18%，中国已成为产业结构优化升级使国内外市场对挤出机产品在精密化方面的要求不断提高世界原铝生产的全面领军者。

在此顺便说明一下，在提到铝时，不要在铝的前面加“金属”二字，因为汉字“铝”有“金”字偏旁，就说明它是一种金属，而由英文的“Aluminium”并不能看出它是什么状态与什么属性的物质，因此他们常说与书写为“metal aluminium(金属铝）”。

铝是地球和月球上最丰富的金属元素，占地球表面固体部分的8%以上，海水平均含0.5ppm铝。目前全世界查明的铝土矿工业储量约280×108t，储量丰富和产量较大的国家有几内亚、澳大利亚、巴西、牙买加、印度等国，他们的铝土矿多为优质的高铁低硅三水软铝石型，适用于以简单的成本较低的拜耳（Bayer）法生产氧化铝，而中国缺乏这种优质铝土矿，已探明的93%以上为一水硬铝石型，主要杂质为SiO2和少量的Fe2O3、TiO2，不适宜用纯拜耳法生产氧化铝，所以说中国并不是一个铝土矿资源丰富的国家。

铝的基本特性

铝是一种轻金属，化学符号Al，在元素周期表中属ⅢA族，原子序数13，原子量26.982，面心立方晶格，常见化合价+3099.99%Al的物理性质：20℃时密度2.70g/cm3，熔点660.1℃，沸点2520℃，0℃——100℃的平均比热容917J/（kg·k），20℃——100℃的平均线胀系数23.6×采取美国BB公司放大器/℃，2调音台0℃的体胀系数68×/℃，熔化热10.47KJ/mo1固定支架，汽化热291.4KJ/mo1，热导率（0℃——100℃）238W/（m·k），电阻率（20℃）2.67μΩ·cm，电导率（62%——68%）IACS，撞击时不发火花，非磁性，反射全光谱辐射能，声音在铝中的传播速度5000m/s——6500m/s，对光的反射率85%——90%，25℃时热扩散率0.969cm2/s。

华学性能：铝在空气中会立即与氧形成薄的（0.005μm——0.02μm）氧化膜，它很致密，可阻止铝的继续氧化，因而有强的抗蚀性，但是铝是两种元素，与大多数稀酸只发生缓慢的反应，可迅速溶解于浓盐酸，而不与浓硝酸反应，因为发生了钝化，铝可与NaOH溶液发生强烈反应，铝可与氮、硫和卤族元素在高温下发生反应；99.50%Al在2.67%AlCl3溶液中对标准甘汞电极的自然电位-955.8mV，在3.5%NaCl溶液中对标准电极的孔蚀电位-732.2mV，铝有很好的可阳极氧化与电泳涂漆性能，可电镀性能也不错。铝的腐蚀有多种类型：普通腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀与剥落腐蚀，应力腐蚀等，杂质的性质与分布状态决定它们对腐蚀的影响；影响腐蚀介质侵蚀能力最重要的因素是：浓度、温度、压力与运动。

力学性能：总体上，铝及铝合金有很好的力学性能，抗拉强度Rm从1070-H18合金的125N/mm2——7075-T6合金的570N/mm2，有些合金的Rm可以达到700N/mm2或更高一些，不少铝合金材料的Rm可接近软钢的；铝及铝合金有优秀的可压力加工性能，可加工成各种半成品，可工业化轧制宽2000mm，厚0.006mm的箔；其他的力学性能如弹性模量、疲劳性能、抗蠕变性能、断裂韧性、损伤容限等等都可以满足现代化工业发展的需求。

铝是一种节能环保的绿色金属

在上世纪60年代以前，人们都认为铝是一种耗能大与污染严重的金属，因为生产一吨原铝需要15000kWh以上的综合交流电：在原铝提取过程中，排放的气体有CO2、CO、HF、CF4、C2F6、SiF4、SO2、H抗氧剂2S、CS2、COS、H他们的装备使用SLS工艺2O等，其中CO2是主要的，占75左右，另外，烟气中还含有微量的C、Al2O3、Na3AlF6、Na5AL3F14、NaAlF4、AlF3、CAF2等固体微粒，在这些排放物中最有害的是F，在现代化预焙糟原铝中产生的烟气经集气净化处理后，排放大气的烟气中的含F量可≤0.60kg/tAl，这就是说，一座800kt/a的原铝厂每年排放的有害物质F仍可达约480t。在生产中，每生产1t铝需要消耗约4t铝土矿，产生约3t固体废弃物，它们虽不是有毒的，但却是有害的。自上世纪70年代以来，人们开始对铝有了新的认识：

●能源储蓄银行

美国铝业协会公司认为铝是“能源储蓄银行”即在原铝提取过程中所消耗的能源，在其后的使用及回收过程中可以“支取”，还给社会。汽车的质量每减轻10%可节油8%；每使用1kg铝，可使车在合用期内减少20kg尾气排放；采用铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的6倍——12倍。

●铝在使用过程中，由于零部件质量的减轻，以及抗蚀性的提高与寿命的延长，因而可减少温室气体排放。

●铝是一种可回收性极强的金属，每循环一次仅损失约5%，而回收的能耗及排放的温室气体，仅相当于原铝提取5%在一定程度上说，铝是一种“与世长存”的金属，自1988年至2016年全世界共生产了约13.5亿吨铝，至今仍有约75%在使用。

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