氢能源的应用推广对解决当前能源危机具有里程碑的意义。然而，氢气应用过程中的存储与运输问题一直限制着氢气的进一步应用。为解决这些问题，我们提出了按需在线供应氢气系统，即将氢气的生产、存储与运输结合起来。使用活泼金属与水反应在线产生氢气，为后续设备提供燃料，实现了氢气的安全紧凑储存以及运输。相比氢气气体，固体活泼金属和水更方便于运输及储存。金属Al是一种常见的活泼金属，同时Al元素是地壳中含量最丰富的金属元素，因此来源非常广泛且廉价易得。此外，Al为三价金属，其密度小重量轻，所以Al的能量密度非常高。在理论上，金属Al可以与水反应生成氢气。然而，在金属Al表面极易形成一层致密的氧化物薄膜，这层钝化薄膜能阻碍Al与水持续反应。为了使Al分解水产生氢气，必须打破这种自身钝化的现象。本论文采用合金化活化金属Al的方法，通过添加低熔点金属Ga、In、Sn和Bi形成Al合金。研究了不同配比的Al-Ga二元合金、Al-Ga-In-Sn四元合金和Al-Ga-In-Sn-Bi五元合金与水反应的产氢性能（包括产氢速率与产氢量）。通过XRD、SEM与EDX和DSC分析，对不同组分合金的物相组成、显微结构进行分析，并提出了合金化活化的机理，研究了合金与水反应过程中反应温度、合金中Al含量对合金产氢性能的影响。Al-Ga二元合金主要由Al(Ga)固溶体组成，合金的产氢速率很低，产氢量很小。Al-Ga二元合金的共晶熔点温度为26.6oC，当反应温度高于26.6oC时合金中出现液相。对于Al-Ga二元合金，形成液相对Al活化来说是必须的，因为溶于液相中的金属铝可以有效地避免被空气中的氧气氧化而不被钝化，因而可以与水反应产生氢气。Al-Ga-In-Sn四元合金主要由Al(Ga)固溶体、金属间化合物In3Sn和InSn4组成。对于同时含有In3Sn和InSn4相的四元合金，部分In3Sn相和InSn4相生长在一起。整体上，四元合金的产氢速率很快而且产氢量能达到理论值。对于同时含有In3Sn相和InSn4相的合金，其产氢速率远高于只含有单一金属间化合物相的合金。合金中的Al与金属间化合物发生的共晶反应被认为是四元合金活化的机理。Al-Ga-In-Sn-Bi五元合金主要由Al(Ga)固溶体、金属间化合物InSn4和InBi组成。整体上，五元合金与水反应产生氢气的速率非常平稳、持久和可控，产氢量比较大，因此五元合金适合于在线为燃料电池提供燃料。随着合金中Bi含量的增加，合金的产氢速率先升高后下降；产氢量逐步升高到理论值。五元合金活化的机理包括两个过程：一个过程是Al(Ga)二元共晶的融化；另一个过程是Al和金属间化合物InSn4和InBi的共晶反应。合金与水反应实质上是合金中的Al与水反应产生氢气，Ga、In、Sn和Bi作为活化成分，并不参与到与水的反应之中。此外，合金与水的反应为热动力型反应，随着反应温度的升高，产氢速率加快，增加合金中Al含量，合金的产氢速率下降。