液态金属表面柱状氢气流喷射现象的自发产生

笔者实验室Zhao等［16］，报道了一种独特的液态金属产氢现象：常温条件下浸没于NaOH溶液中的液态镓铟合金，会在其表面持续产生类似于火山喷发一般的柱状氢气流。

近年来，镓基液态金属触发产氢机制的发现开辟了一条崭新的氢能利用途径。此类方法中，铝或其他金属颗粒的加载是导致产氢的主要机制。然而，Zhao等的工作却改变了这一基本认识［16］，即：浸没于电解液中的纯液态合金上，也可发生强烈的产氢行为。该发现有些出人意料。以往，由于此类合金惰性十足，学术界并未意识到其会在常温电解液环境中自发产氢。

不同于以往工作中需要在液态金属中加载铝才能产氢，Zhao等发现［16］，当把纯的镓铟液态合金浸没于电解质NaOH溶液中时，在合金表面自发形成的孔口处出现了类似于火山喷发一般的柱状氢气流，而且这种气体喷发现象会随着液态合金中铟含量的增加而愈加剧烈（图11.13）。独特的是，合金中氧化层的破坏作用对气体产生至关重要，且由于液态合金表面相对封闭，会在局部出现喷发口继而在该处形成柱状氢气流。此类气体喷发的机理可以归结为钝化膜与其连接合金之间形成了原电池反应。进一步探索还揭示，由于铟的加入，液态合金膜的晶格会出现膨胀，继而导致带隙减小，并最终提高了氢气流的生成速率。这些发现刷新了人们对常温液态金属在电解液中基本物理化学行为的理解。(www.xing528.com)

图11.13　NaOH溶液中镓铟液态金属表面出现的柱状氢气流喷射现象［16］

NaOH溶液中镓铟液态金属表面气体喷发现象的发现，对于深入认识液态金属的表面与界面现象，研发全液态可变形柔性智能机器，以及利用液态金属实现3D打印、快速制氢等具有重要的科学价值和应用前景。