铝基水解制氢材料具有成本低、毒性低、制备工艺简单和产氢率高等优点。然而采用液态水与铝基水解制氢材料反应制氢时存在一个缺点,即铝基水解制氢材料与液态水的反应过程难以控制,故为氢氧燃料电池提供持续且稳定的氢气流较为困难,并且反应后的产物不易回收。水汽水解制氢技术可以很好地解决以上问题。然而铝基材料在空气中一般具有钝化现象,传统水汽制氢活性铝基材料的制氢温度至少在200℃以上,不利于实际应用。本研究基于CALPHAD方法及组织设计,成功制备出一系列在常温下与水汽反应能发生爆米花式形貌演变过程并因此具有高Al/H2转换率的活性铝基粉体,同时详细研究了其形貌演变机理和水汽制氢性能。本论文主要研究结果如下:(1)本研究采用CALPHAD相图计算方法及组织设计理念,设计了一系列Al-(Bi,Sn)基水汽制氢粉体,并通过气体雾化法制备了该系列合金粉体。该系列合金粉体在同常温空气中的水汽反应时具有爆米花式形貌演变特征。(2)研究了 Al-(Bi,Sn)基水汽制氢粉体的水汽制氢性能。研究结果表明,Al-(Bi,Sn)基水汽制氢粉体具有良好的水汽制氢性能。85Al-Bi-Snwt.%合金粉末在50℃与饱和水蒸气反应时,具有92.1%的Al/H2转化率及80 ml/min g的最大制氢速率。(3)研究了 Al-(Bi,Sn)基水汽制氢粉体与水汽反应时所呈现出的爆米花式形貌演变过程的机理,发现弥散分布的富Bi/富Sn/(Bi,Sn)共晶/(Pb,Sn)共晶颗粒对铝基体具有活化作用,使得水合层对铝基体失去了保护作用,从而使铝基体能与水汽持续地进行水解反应。根据实验结果,本论文提出了一种导致粉体与水汽反应时具有爆米花式形貌演变过程的机理并通过有限元模拟法得到了验证。