铝水反应制氢和硼氢化钠水解制氢是当前制氢领域的两个研究热点。然而在应用过程中,溶液中的铝水反应的反应温度低,因而无法对反应热加以有效利用,高温下的铝水反应又因反应启动温度过高而缺乏民用基础;硼氢化钠在水溶液中的催化水解无法达到其理论最大储氢率,且通常需要添加催化剂。因此本文设计实验对铝和硼氢化钠与水反应的耦合特性进行考察,通过多种检测和分析手段,对中高温下铝/硼氢化钠与水反应制氢体系展开研究。首先利用反应热力学计算软件对铝/铝锂合金/硼氢化钠分别与水反应的热力学性质进行了研究。研究发现,反应起始温度和反应水形态对铝/铝锂合金/硼氢化钠与水的反应的焓变和吉布斯自由能变影响都较大,而压力对反应过程的焓变和吉布斯自由能变影响较小。特别的是,铝与硼氢化钠耦合反应的配比对反应的产物组成和热力学特性影响较大。在单质铝与水反应的实验研究中,发现纳米铝粉在460℃即可与水发生明显反应,而微米铝粉即使在560℃也并无明显反应迹象。在铝锂合金与水反应的实验研究中,产物分析结果表明铝与锂之间很可能存在耦合反应。在硼氢化钠与水反应的实验研究中,发现260℃的反应起始温度条件下硼氢化钠可以与水发生较为完全的水解反应。基于上述实验现象和分析测试结果,进行了铝与硼氢化钠的耦合反应实验。实验结果表明,硼氢化钠的添加使反应区域的温度和产氢速率得到了显著提升;产物的分析结果显示硼氢化钠的添加还提高了纳米铝粉的反应效率。实验产物中检测到铝与硼氢化钠的耦合产物,说明铝和硼氢化钠之间除了热量上的传递和水蒸气的共享,还存在耦合反应关系。将铝-硼氢化钠耦合反应作为能源系统的能量来源,设计了基于铝-硼氢化钠耦合反应的热电联产系统。经过计算,系统能量利用效率可达60%以上,克服了铝能源系统主要利用热能而硼氢化钠能源系统主要利用电能的缺点。进行了铝-硼氢化钠耦合反应器内反应与传热过程的建模及计算。利用微元迭代和程序模块间的数据交换将反应与传热过程进行耦合,编制了计算软件。软件可用于探究反应进水质量流量、冷却水质量流量等可调参数对耦合反应器内温度场产生的影响。最后设计了铝-硼氢化钠耦合反应的反应器喷口结构并利用Fluent软件进行了模拟。分别对喷口的不同布置形式进行了二维/三维冷态模拟研究,对反应器内的动态温度场进行了热态模拟研究。