Effektiv hidrogen anbarı kimi nano ölçülü maqnezium hidrid

Hidrogen istehsalını artırmaq üçün maqnezium hidridin hidrolizini sürətləndirmək üçün maqnezium hidridə sonikasiya tətbiq olunur. Bundan əlavə, ultrasəs nanostrukturlu maqnezium hidrid, yəni MgH2 nanohissəcikləri, təkmilləşdirilmiş hidrogen saxlama qabiliyyətini göstərir.

Hidrogen Saxlanması üçün Maqnezium Hidrid

Maqnezium hidrid, MgH₂, hidrogen saxlanması üçün bir seçim kimi geniş diqqət çəkdi. Əsas üstünlükləri onun zəngin resursu, yüksək performansı, yüngül çəkisi, aşağı qiyməti və təhlükəsizliyidir. Hidrogenin saxlanması üçün istifadə edilə bilən digər hidridlərlə müqayisədə MgH₂ ən yüksək hidrogen saxlama sıxlığına malikdir və 7,6 wt%-ə qədərdir. Hidrogen Mg-də Mg əsaslı metal hidridlər şəklində saxlanıla bilər. MgH2 sintezi prosesi dissosiativ kimyosorbsiya kimi tanınır. Mg və H2-dən Mg əsaslı metal hidrid əldə etmək üçün ümumi üsul 300-400 ° C temperaturda və 2,4-40 MPa hidrogen təzyiqində əmələ gəlməkdir. Yaratma tənliyi aşağıdakı kimidir: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Yüksək istilik müalicəsi hidridlərin yenidən kristallaşma, faza seqreqasiyası, nanohissəciklərin yığılması və s. kimi əhəmiyyətli deqradasiya təsirləri ilə gəlir. Bundan əlavə, yüksək temperatur və təzyiqlər MgH2-nin əmələ gəlməsini enerji tutumlu, mürəkkəb və bununla da bahalı edir.

Maqnezium hidridinin ultrasəs hidrolizi

Hiroi və başqaları. (2011) MgH2 nanohissəciklərinin və nanoliflərin sonikasiyasının MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ hidroliz reaksiyasını gücləndirdiyini nümayiş etdirdi. Bu tədqiqatda MgH2 nanolifləri otaq temperaturunda maksimum 14,4% kütlə hidrogen saxlama qabiliyyətini nümayiş etdirdi. Bundan əlavə, tədqiqatçılar sonikasiya və MgH2 hidrolizinin birləşməsinin hər hansı bir kimyəvi maddə əlavə etmədən və qızdırılmadan hidrogeni səmərəli şəkildə yaratmaq üçün əhəmiyyətli dərəcədə təsirli olduğunu nümayiş etdirdilər. Onlar həmçinin aşkar etdilər ki, aşağı tezlikli ultrasəs yüksək konversiya dərəcəsi əldə etmək üçün ən effektiv üsuldur. Aşağı tezlikli sonikasiyada hidroliz dərəcəsi "28 kHz ultrasəs tezliyində 7.2 ks-də reaksiya dərəcəsi baxımından 76% -ə çatdı. Bu dəyər səssizləşdirilməmiş nümunədə əldə edilən dəyərdən 15 dəfə çox idi və MgH2 çəkisi əsasında 11,6 kütlə%-lik ekvivalent hidrogen sıxlığını göstərir.”
Nəticələr aşkar etdi ki, ultrasəs radikalın əmələ gəlməsi və Mg(OH)2-nin passiv təbəqəsinin böyük kəsmə qüvvələrinin yaranması səbəbindən reaksiyaya girməmiş MgH2 üzərində aşındırılması səbəbindən reaksiya sürətinin sabitini artırmaqla MgH2-nin hidroliz reaksiyasını gücləndirəcək. (Hiroi et al. 2011)

Problem: Maqnezium hidridinin yavaş hidrolizi

Maqnezium hidrid hidrolizinin top frezeleme, isti su müalicəsi və ya kimyəvi əlavələr vasitəsilə təşviqi araşdırılmış, lakin kimyəvi çevrilmə sürətini əhəmiyyətli dərəcədə artırdığı aşkar edilməmişdir. Kimyəvi maddələrin əlavə edilməsinə gəlincə, passivləşdirici Mg(OH)2 təbəqəsinin əmələ gəlməsinin qarşısını almağa kömək edən tamponlayıcı maddələr, çelatatorlar və ion dəyişdiricilər kimi kimyəvi əlavələr post-Mg dövriyyəsi prosesində çirkləri əmələ gətirirdi.

Həlli: Maqnezium hidridinin ultrasəs dispersiyası

Ultrasonik dispersiya və yaş frezeleme çox dar paylama əyrisi ilə nanoölçülü hissəciklər və kristallar istehsal etmək üçün yüksək səmərəli texnikadır. Maqnezium hidridi nano ölçülü bərabər şəkildə səpməklə, aktiv səth sahəsi əhəmiyyətli dərəcədə genişlənir. Bundan əlavə, sonikasiya passivləşdirici təbəqələri aradan qaldırır və üstün kimyəvi çevrilmə dərəcələri üçün kütlə ötürülməsini artırır. Ultrasonik frezeleme, dispersiya, deaglomerasiya və hissəciklərin səthinin təmizlənməsi səmərəlilik, etibarlılıq və sadəlik baxımından digər freze üsullarından üstündür.

Ultrasonik yaş frezeleme və dispersiya hissəcik ölçüsünü azaltmaq üçün yüksək effektiv üsuldur, məsələn, maqnezium hidrid

Təkmilləşdirilmiş Hidrogen Anbarı kimi Nanostrukturlu Maqnezium Hidrid

Nano-strukturlu maqnezium hidridlərinin eyni zamanda MgH2-nin ab/desorbsiya termodinamik və kinetik xassələrini gücləndirməyə imkan verən effektiv strategiya olduğu elmi cəhətdən sübut edilmişdir. MgH2 nanohissəcikləri və nanoliflər kimi nanoölçülü / nano-strukturlu maqnezium əsaslı strukturlar hissəcik və taxıl ölçüsünü azaltmaqla daha da gücləndirilə bilər və bununla da onların hidrid əmələ gəlməsi entalpiyası ΔH azalda bilər. Hesablamalar nanoölçülü MgH2-nin parçalanması üçün reaksiya maneəsinin kütləvi MgH2-dən nəzərəçarpacaq dərəcədə aşağı olduğunu göstərdi ki, bu da MgH2-nin nanostruktur mühəndisliyinin təkmilləşdirilmiş performans üçün termodinamik və kinetik cəhətdən əlverişli olduğunu göstərir. (müq. Ren və başqaları, 2023)

Kütləvi MgH2 və nanostrukturlu ultraincə MgH2-nin hidrogenin udulması və desorbsiyası üçün enerji maneələrinin müqayisəsi.
(tədqiqat və qrafik: © Zhang et al., 2020)

Maqnezium hidridinin ultrasəs nanoölçüləşdirilməsi və nanostrukturlaşdırılması

Ultrasəs nanostrukturlaşdırma hidrogen tutumuna təsir etmədən maqnezium hidridin termodinamikasını dəyişməyə imkan verən yüksək effektiv texnikadır. Ultra incə MgH2 nanohissəcikləri əhəmiyyətli dərəcədə təkmilləşdirilmiş hidrogen desorbsiya qabiliyyəti nümayiş etdirir. Nanoölçülü maqnezium hidrid, qüsurların daxil olması, hidrogen diffuziya yollarının qısaldılması, nüvələşmə yerlərinin artması səbəbindən hidrogen ab-/desorbsiya temperaturunu əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq və MgH2-nin yenidən/de-hidrogenləşmə sürətini artırmaq üçün bir yoldur. və Mg-H bağının destabilizasiyası.
Sadə bir sonokimyəvi müalicə xüsusilə maqnezium hissəciklərinin müalicəsi vəziyyətində aşağı enerjili hidridlərin əmələ gəlməsini təmin edir. Məsələn, Baidukova et al. (2026) sulu suspenziyalarda maqnezium hissəciklərinin sonokimyəvi müalicəsi vasitəsilə məsaməli maqnezium-maqnezium hidroksid matrisində aşağı enerjili hidridlərin əmələ gəlməsinin mümkünlüyünü nümayiş etdirdi.

Effektiv hidrogen anbarı üçün sonokimyəvi yolla sintez edilmiş nano-maqnezium hidrid

Ultrasəs üsulu ilə hazırlanmış maqnezium hidrid nanohissəcikləri ətraf mühitin temperaturu ilə hidrogenin 6,7 wt% geri çevrilə bilən saxlanmasına nail olur.
Hidrogenin saxlanması üçün daşıyıcı kimi yüngül metal hidridlərdən istifadə hidrogenin təhlükəsiz və səmərəli saxlanması üçün perspektivli yanaşmadır. Xüsusi bir metal hidrid, maqnezium hidrid (MgH2), yüksək hidrogen tərkibinə və təbiətdə maqneziumun bolluğuna görə əhəmiyyətli maraq qazanmışdır. Bununla belə, kütləvi MgH2-nin dezavantajı sabit olmaqdır, yalnız 300°C-dən çox yüksək temperaturda hidrogeni buraxır. Bu, hidrogen saxlama ilə bağlı tətbiqlər üçün praktiki və səmərəsizdir.
Zhang və başqaları. (2020) MgH2-nin ultra incə nanohissəciklərini yaratmaqla ətraf mühitin temperaturunda geri dönən hidrogen saxlama imkanını araşdırdı. Onlar effektiv şəkildə ikiqat parçalanma prosesi olan metateza prosesini başlatmaq üçün sonikasiyadan istifadə etdilər. Nanohissəciklər yaratmaq məqsədi ilə maye və bərk cisimlərdən ibarət məhlula sonikasiya tətbiq edilmişdir. Bu nanohissəciklər, heç bir əlavə iskele strukturları olmadan, əsasən 4-5 nm civarında ölçülərdə uğurla istehsal edildi. Bu nanohissəciklər üçün y 30°C-də 6,7 wt% geri çevrilə bilən hidrogen saxlama qabiliyyətini ölçdü, bu, əvvəllər nümayiş olunmayan əhəmiyyətli bir nailiyyətdir. Bu, termodinamik destabilizasiya və azaldılmış kinetik maneələr sayəsində mümkün olmuşdur. Çılpaq nanohissəciklər, həmçinin 150°C-də 50 dövr ərzində sabit və sürətli hidrogen dövriyyəsi davranışı nümayiş etdirdi ki, bu da toplu MgH2 ilə müqayisədə nəzərəçarpacaq irəliləyişdir. Bu tapıntılar sonikasiyanı hidrogen saxlama üçün MgH2-nin daha yüksək səmərəliliyinə səbəb olan potensial müalicə kimi təqdim edir.
(bax. Zhang və başqaları 2020)

Hissəcik ölçüsü paylanması ultraincə MgH2 sonication sonra hazırlanmış.
(tədqiqat və qrafik: © Zhang et al., 2020)

Maqnezium Hidrid Müalicəsi üçün Yüksək Performanslı Ultrasonikatorlar

Sonokimya – kimyəvi reaksiyalara güclü ultrasəsin tətbiqi – sintezləri, katalitik reaksiyaları və digər hetergen reaksiyaları asanlaşdıran və sürətləndirən etibarlı emal texnologiyasıdır. Hielscher Ultrasonics portfeli, maqnezium hidridinin hidrolizi və onun nano-frezeleme / nano-strukturlaşdırılması kimi hər cür kimyəvi tətbiqlər üçün kompakt laboratoriya ultrasəs cihazından sənaye sonokimyəvi sistemlərə qədər tam çeşidi əhatə edir. Bu, Hielscher-də sizə nəzərdə tutulan MgH2 prosesiniz üçün ən uyğun ultrasəs cihazı təklif etməyə imkan verir. Bizim uzunmüddətli təcrübəli heyətimiz sizə texniki-iqtisadi əsaslandırma testlərindən və prosesin optimallaşdırılmasından tutmuş ultrasəs sisteminizin son istehsal səviyyəsində quraşdırılmasına qədər kömək edəcək.
Ultrasəs homogenizatorlarımızın kiçik ayaq izi, eləcə də quraşdırma seçimlərindəki çox yönlüliyi onları hətta kiçik məkan emal qurğularına da uyğunlaşdırır. Ultrasəs prosessorları bütün dünyada gözəl kimya, neft-kimya və nano-material istehsal müəssisələrində quraşdırılır.

toplu və inline

Hielscher sonochemical avadanlıq toplu və davamlı axın vasitəsilə emal üçün istifadə edilə bilər. Ultrasonik toplu emal prosesin sınağı, optimallaşdırılması və kiçik və orta ölçülü istehsal səviyyəsi üçün idealdır. Böyük həcmdə materialların istehsalı üçün inline emal daha sərfəli ola bilər. Davamlı daxili qarışdırma prosesi mürəkkəb quraşdırma tələb edir – nasosdan, şlanqlardan və ya borulardan və çənlərdən ibarətdir - lakin bu, yüksək səmərəli, sürətli və əhəmiyyətli dərəcədə az əmək tələb edir. Hielscher Ultrasonics, sono-sintez reaksiyanız, emal həcmi və məqsədləriniz üçün ən uyğun sonokimyəvi quruluşa malikdir.

İstənilən miqyasda MgH2 hidrolizi üçün ultrasəs probları və reaktorları

Hielscher Ultrasonics məhsul çeşidi ultrasəs prosessorlarının tam spektrini əhatə edir, kompakt laboratoriya ultrasəs aparatlarından tutmuş tezgah üstü və pilot sistemlər üzərindəki tam sənaye ultrasəs prosessorlarına qədər yük maşınlarını saatda emal etmək qabiliyyətinə malikdir. Tam məhsul çeşidi sizə proses imkanlarınız və istehsal hədəfləriniz üçün ən uyğun ultrasəs homojenizatorunu təklif etməyə imkan verir.
Ultrasəs tezgah üstü sistemləri texniki-iqtisadi sınaq və prosesin optimallaşdırılması üçün idealdır. Müəyyən edilmiş proses parametrlərinə əsaslanan xətti genişləndirmə emal imkanlarını daha kiçik partiyalardan tam kommersiya istehsalına qədər artırmağı çox asanlaşdırır. Artırma daha güclü ultrasəs qurğusunun quraşdırılması və ya paralel olaraq bir neçə ultrasəs cihazının toplanması ilə həyata keçirilə bilər. UIP16000 ilə Hielscher dünyada ən güclü ultrasəs homojenizatorunu təklif edir.

Optimal Nəticələr üçün Dəqiq İdarə Edilə bilən Amplitüdlər

Bütün Hielscher ultrasonicators dəqiq idarə olunur və bununla da istehsalda etibarlı iş atlarıdır. Amplituda sonokimyəvi reaksiyaların effektivliyinə və effektivliyinə təsir edən mühüm proses parametrlərindən biridir. Bütün Hielscher Ultrasonics prosessorları amplitudanın dəqiq təyin edilməsinə imkan verir. Sonotrodlar və gücləndirici buynuzlar amplitüdü daha da geniş diapazonda dəyişdirməyə imkan verən aksesuarlardır. Hielscher sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitudaları təmin edə və tələb olunan tətbiqlər üçün tələb olunan ultrasəs intensivliyini təmin edə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər.
Dəqiq amplituda parametrləri və ağıllı proqram təminatı vasitəsilə ultrasəs proses parametrlərinin daimi monitorinqi sizə reaqantlarınızı ən effektiv ultrasəs şəraiti ilə müalicə etmək imkanı verir. Görkəmli kimyəvi çevrilmə dərəcəsi üçün optimal sonikasiya!
Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi ağır iş şəraitində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir. Bu, Hielscher-in ultrasəs avadanlığını kimyəvi proses tələblərini yerinə yetirən etibarlı iş alətinə çevirir.

Ən yüksək keyfiyyət – Almaniyada dizayn edilmiş və istehsal edilmişdir

Ailəyə məxsus və ailə tərəfindən idarə olunan bir şirkət olaraq, Hielscher ultrasəs prosessorları üçün ən yüksək keyfiyyət standartlarına üstünlük verir. Bütün ultrasəs cihazları Almaniyanın Berlin yaxınlığındakı Teltow şəhərindəki qərargahımızda dizayn, istehsal və hərtərəfli sınaqdan keçirilir. Hielscher ultrasəs avadanlığının möhkəmliyi və etibarlılığı onu istehsalınızda iş atına çevirir. Tam yük altında və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləmə Hielscher-in yüksək performanslı mikserlərinin təbii xüsusiyyətidir.
Hielscher Ultrasonics sənaye ultrasəs prosessorları çox yüksək amplitüdlər verə bilər. 200µm-ə qədər olan amplitüdlər 24/7 əməliyyatda asanlıqla davamlı olaraq işlədilə bilər. Daha yüksək amplitüdlər üçün xüsusi ultrasəs sonotrodları mövcuddur.

Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal qabiliyyətinin göstəricisini verir: