Magnezijum hidrid kao efikasno skladištenje vodonika

Sonikacija se primjenjuje na magnezij-hidrid kako bi se ubrzala hidroliza magnezij-hidrida kako bi se poboljšala proizvodnja vodika. Pored toga, ultrazvučno nanostrukturisani magnezijum hidrid, tj. MgH2 nanočestice, pokazuju poboljšani kapacitet skladištenja vodonika.

Magnezij hidrid za skladištenje vodika

Magnezij-hidrid se može efikasno i jeftino sintetizirati ultrazvučnom hidrolizomMagnezij-hidrid, MgH2, privukao je veliku paznju kao opciju za skladistenje vodika . Glavne prednosti su njegov bogat resurs, visoke performanse, mala težina, niska cena i bezbednost. U poređenju sa drugim hidridima koji se mogu koristiti za skladištenje vodonika, MgH2 ima najvecu gustinu skladistenja vodika sa do 7,6 wt % . Vodik se može pohraniti u Mg u obliku metalnih hidrida na bazi Mg. Proces sinteze MgH2 poznat je kao disocijativna hemisorpcija. Uobičajena metoda za proizvodnju metalnog hidrida na bazi Mg-a iz Mg i H2, je formiranje na temperaturi od 300–400 °C i pritisak vodika od 2,4-40 MPa. Jednačina formiranja glasi: Mg + H2 ⇌ MgH2
Visoka toplotna obrada dolazi sa značajnim efektima degradacije hidrida, kao što su rekristalizacija, fazna segregacija, aglomeracija nanočestica itd. Pored toga, visoke temperature i pritisci čine formiranje MgH2 energetski intenzivnim, složenim i samim tim skupim.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


MultiSonoReactor MSR-4 za sonikaciju magnezij-hidrida velike propusnosti

MultiSonoReactor MSR-4 za sonikaciju magnezij-hidrida velike propusnosti

Ultrazvučna hidroliza magnezijum hidrida

Hiroi et al. (2011) pokazali su da je sonifikacija MgH2 nanočestica i nanovlakana pojačala reakciju hidrolize MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. U ovoj studiji, MgH2 nanovlakna su pokazala maksimalni kapacitet skladištenja vodonika od 14,4% mase na sobnoj temperaturi. Pored toga, istraživači su pokazali da je kombinacija sonicacije i hidrolize MgH2 značajno efikasna za efikasno generisanje vodonika bez zagrevanja i dodavanja bilo kog hemijskog agensa. Takođe su otkrili da je ultrazvuk niske frekvencije najefikasniji metod za dobijanje visoke stope konverzije. Brzina hidrolize pri niskofrekventnoj sonikaciji dostigla je čak 76% u smislu stepena reakcije na 7,2 ks na ultrazvučnoj frekvenciji od 28 kHz. Ova vrednost je bila više od 15 puta veća od vrednosti dobijene u slučaju nesoniciranog uzorka, što ukazuje na ekvivalentnu gustinu vodonika od 11,6 masenih procenata na osnovu težine MgH2.
Rezultati su otkrili da će ultrazvuk poboljšati hidrolizu reakcije MgH2 povećanjem stope reakcije konstantom zbog generacije radikalnih i eksfolirajući pasivni sloj Mg(OH)2 preko nereagovanog MgH2 zbog generacije velikih smicajućih sila. (Hiroi et al. 2011)

Problem: Spora hidroliza magnezija hidrida

Ispitivana je promocija hidrolize magnezijum hidrida putem glodanja lopti, prečišćavanja tople vode ili hemijskih aditiva, ali nije utvrđeno da značajno poboljšava stopu hemijske konverzije. Što se tiče dodavanja hemikalija, hemijski aditivi, kao što su puferski agensi, helatori i jonski izmenjivači, koji su pomogli u sprečavanju formiranja pasivnog Mg(OH)2 sloja, proizveli su nečistoće u post-Mg biciklističkom procesu.

Rješenje: Ultrazvučno raspršivanje magnezijevog hidrida

Ultrazvučno raspršivanje i vlaženje je vrlo efikasna tehnika za proizvodnju čestica i kristala veličine nanoa sa vrlo uskom distribucijom krivinom. Raspršivajući magnezij-hidrid u nano-veličini, aktivna površina postaje značajno uvećana. Nadalje, sonication uklanja pasivne slojeve i povećava prijenos mase za superiorne stope hemijske konverzije. Ultrazvučno mrdanje, raspršivanje, deagglomeration i čišćenje čestica površinu excel druge tehnike milanja u efikasnosti, pouzdanosti i jednostavnosti.

Ultrasonicator UIP1000hdT je snažan disperzer za vagu srednje veličine proizvodnje.

Sonicator UIP1000hdT za kontinuiranu inline obradu magnezijevog hidrida

Ultrazvučno milanje i raspršivanje je visoko efikasna metoda za smanjenje veličine čestica, npr. magnezij-hidrid

Ultrazvučno vlaženje i raspršivanje je vrlo efikasna metoda za smanjenje veličine čestica, npr. magnezijev hidrid

Nanostrukturni magnezijum hidrid kao poboljšano skladištenje vodonika

Naučno je dokazano da su nanostrukturisani magnezijum-hidridi efikasna strategija koja omogućava istovremeno poboljšanje ab/desorpcijskih termodinamičkih i kinetičkih svojstava MgH2. Nano-veličine / nanostrukturne strukture na bazi magnezijuma kao što su MgH2 nanočestice i nanovlakna mogu se dodatno poboljšati smanjenjem veličine čestica i zrna, čime se smanjuje njihova entalpija formiranja hidrida ΔH. Proračuni su otkrili da je reakciona barijera za razlaganje MgH2 nano-veličine bila izuzetno niža od one kod rasutog MgH2, što ukazuje na to da je nanostrukturno inženjerstvo MgH2 termodinamički i kinetički povoljno za poboljšane performanse. (cf. Ren et al., 2023)

Ultrazvučni nanostrukturni magnezijum hidrid nudi poboljšanu energetsku ravnotežu za apsorpciju vodonika i desorpciju rasutog MgH2.

Poređenje energetskih barijera za apsorpciju vodonika i desorpciju rasutog MgH2 i nanostruktuiranog ultrafinog MgH2.
(Studija i grafikon: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvučno nanoziranje i nanostruktuiranje magnezijum hidrida

Istraživački tim dr Andreeve istraživao je blagotvorne efekte sonicacije na nanostruktuirajuće metale i minerale kao što je magnezijum.Ultrazvučno nanostrukturiranje je veoma efikasna tehnika koja omogućava promenu termodinamike magnezijum hidrida bez uticaja na kapacitet vodonika. Ultrafine MgH2 nanočestice pokazuju značajno poboljšan kapacitet desorpcije vodonika. Nano-sizing magnezij-hidrid je način da se značajno smanji temperatura vodika ab-/desorpcije i poveća brzina re/dehidrogenacije MgH2, zbog uvođenja nedostataka, skraćivanja puteva difuzije vodika, povećanja nukleacijskih mjesta i destabilizacije Mg-H vezivanja.
Jednostavan sonohemijski tretman pruža mogućnost formiranja niskoenergetskih hidrida, posebno u slučaju tretmana česticama magnezijuma. Na primjer, Baidukova et al. (2026) pokazali su mogućnost formiranja niskoenergetskih hidrida u poroznoj magnezij-magnezij-hidroksidnoj matrici putem sonohemijskog tretmana čestica magnezija u vodenim suspenzijama.

Sonohemijski sintetizirani nanomagnezijev hidrid za efikasno skladištenje vodika

Ultrazvučno pripremljene nanočestice magnezij-hidrida postižu reverzibilnost ambijentalne temperature od 6,7 wt% reverzibilnog skladištenja vodika
Korišćenje lakih metalnih hidrida kao nosača za skladištenje vodonika je obećavajući pristup za sigurno i efikasno skladištenje vodonika. Jedan određeni metalni hidrid, magnezij-hidrid (MgH2), stekao je značajan interes zbog visokog sadržaja vodika i obilja magnezija u prirodi. Međutim, rasuti MgH2 ima nedostatak da bude stabilan, oslobađajući vodonik samo na veoma visokim temperaturama većim od 300°C. Ovo je nepraktično i neefikasno za aplikacije vezane za skladištenje vodonika.
Zhang et al. (2020) istraživali su mogućnost reverzibilnog skladištenja vodika na sobnoj temperaturi stvaranjem ultrafinih nanočestica MgH2. Koristili su sonikaciju kako bi pokrenuli proces metateze, što je efektivno proces dvostruke razgradnje. Sonikacija je primijenjena na gnojnicu koja se sastoji od tekućine i čvrstih tvari s ciljem stvaranja nanočestica. Ove nanočestice, bez ikakvih dodatnih struktura skela, uspješno su proizvedene sa veličinama pretežno oko 4-5 nm. Za ove nanočestice, y je izmjerio reverzibilni kapacitet skladištenja vodika od 6,7 wt% na 30°C, što je značajno dostignuće koje ranije nije dokazano. To je omogućeno termodinamičkom destabilizacijom i smanjenim kinetičkim barijerama. Gole nanočestice su takođe pokazale stabilno i brzo ponašanje ciklusa vodonika tokom 50 ciklusa na 150 °C, što je značajno poboljšanje u odnosu na rasuti MgH2. Ovi nalazi predstavljaju sonikaciju kao potencijalni tretman koji dovodi do veće efikasnosti MgH2 za skladištenje vodonika.
(cf. Zhang et al. 2020)

Ultrazvučno raspršene čestice magnezij-hidrida pokazuju distribuciju nano-veličine. Nano-veličine MgH2 pokazuje poboljšana svojstva skladištenja vodonika.

Distribucija veličine čestica ultrafini MgH2 pripremljen nakon sonifikacije.
(Studija i grafikon: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvučni tretman magnezijum hidridom

  • brže reakcije
  • Višu stopu konverzije
  • Nanostrukturni MgH2
  • Uklanjanje pasivnih sloja
  • Više potpune reakcije.
  • povećao prijenos mase
  • veće prinose
  • Poboljšana sorpcija vodika
Ultrazvučna protočna ćelija za linijski glodanje i nanosizing magnezij-hidrida. Nano-veličine MgH2 pokazuje poboljšane kapacitete skladištenja vodonika.

Ultrazvučni stakleni reaktor za inline nanostrukturiranje MgH2 kaša

 

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučni sistemi visokih performansi za tretman magnezijum hidridom

Sonohemiju – primjena ultrazvuka snage na hemijske reakcije – je pouzdana tehnologija obrade koja olakšava i ubrzava sintezu, katalitičke reakcije i druge hetergene reakcije. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva čitav asortiman od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnika do industrijskih sonohemijskih sistema za sve vrste hemijskih primena kao što su hidroliza magnezijum hidrida i njegovo nanoglodanje / nano-strukturiranje. Ovo nam omogućava u Hielscheru da vam ponudimo najprikladniji ultrazvučni sistem za vaš predviđeni MgH2 proces. Naše dugogodišnje iskusno osoblje će vam pomoći od testova izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
Mali otisak stopala naših ultrazvučnih homogenizatora kao i njihova svestranost u opcijama instalacije čine da se uklapaju čak i u objekte za obradu malog prostora. Ultrazvučni procesori su instalirani širom svijeta u finoj hemiji, petro-hemiji, i postrojenjima za proizvodnju nano-materijala.

Batch i Inline

Hielscher sonohemijska oprema može se koristiti za serijsku i kontinuiranu obradu protoka. Ultrazvučna obrada serije idealna je za testiranje procesa, optimizaciju i mali do srednji nivo proizvodnje. Za proizvodnju velikih količina materijala, linijska obrada može biti povoljnija. Kontinuirani proces inline miješanja zahtijeva sofisticirano podešavanje – koja se sastoji u pumpi, crijevima ili cijevima i spremnicima -, ali je vrlo efikasna, brza i zahtijeva znatno manje radne snage. Hielscher Ultrasonics ima najpogovarajuću sonohemijsku postavu za vašu sono-sinteznu reakciju, obim obrade i ciljeve.

Ultrazvučne sonde i reaktori za MgH2 hidrolizu u bilo koje skale

UIP4000hdT protok ćelija za automatsko sonicaciju na industrijskoj skaliHielscher Ultrasonics raspon proizvoda pokriva cijeli spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih lab ultrasonicatora preko bench-top i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu tereta kamiona na sat. Cijeli proizvodni raspon nam omogućava da vam ponudimo najpo odgovaranje ultrazvučnog homogenizera za vaše procesne kapacitete i ciljeve proizvodnje.
Ultrazvučni sistemi klupe su idealni za testiranje izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearna skala-up na osnovu utvrđenih parametara procesa čini vrlo lako povećati kapacitete obrade od manjih lotova do potpuno komercijalne proizvodnje. Up-skaliranje se može učiniti ili instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice ili grupiranjem nekoliko ultrazvučnikatora paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni homogenizer širom svijeta.

Precizno kontrolisane amplitude za optimum rezultate

Svi Hielscherovi ultrasonicatori su precizno kontrolisani i time pouzdani konji u proizvodnji. Amplituda je jedan od presudnih parametara procesa koji utiču na efikasnost i učinkovitost sonohemijskih reakcija Hielscher industrijski procesori HDT serije mogu biti udobni i jednostavni za upotrebu putem daljinskog upravljača preglednika. Svi Hielscher Ultrasonics procesori omogućavaju precizno podešavanje amplitude. Sonotrodes i booster rogovi su dodaci koji omogućavaju modificiranje amplitude u još širem rasponu. Hielscher industrijski ultrazvučni procesori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude i isporučiti potreban ultrazvučni intenzitet za zahtjevne primjene. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano pokretati u 24/7 radu.
Precizne postavke amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da tretirate svoje reagantse sa najucinkovitim ultrazvučnim uslovima. Optimalna sonikacija za izvanrednu stopu hemijske konverzije!
Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima i u zahtevnim okruženjima. Ovo čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim radnim alatom koji ispunjava vaše zahteve za hemijskim procesima.

Najkvalitetnije – Dizajniran i proizveden u Njemačkoj

Kao porodično i porodično preduzeće, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučnici su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sjedištu u Teltowu blizu Berlina, Njemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscher ultrazvučne opreme čine ga radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 rad pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodna je karakteristika Hielscherovih miksera visokih performansi.
Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano pokretati u 24/7 radu. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
15 do 150 l 3 do 15 l/min UIP6000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite formular ispod da Zatražit dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Biće nam drago da diskutujemo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni sistem.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Ultrazvučni homogenizatori visoke smice se koriste u laboratoriji, klupi-vrhu, pilotu i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.

Književnost/reference



Činjenice vredi znati

Prednosti Magnensium Hydride za skladištenje vodika

  • Idealna, uravnotežena gravimetrijska
  • Superiorna volumetrijska gustoća energije
  • jeftino
  • Obilno dostupno
  • Lako rukovanje (čak i u vazduhu)
  • Moguća je direktna reakcija na vodu
  • Kinetika reakcije može biti krojena za specifične primjene
  • Visoka reakcija i sigurnost proizvoda
  • Netoksičan i bezbedan za upotrebu
  • ekološki prijateljski

Šta je magnezij hidrid?

Magnezij-hidrid (MgH)2; također poznat kao magnezij dioksid) ima tetragonalnu strukturu i izlaže oblik bezbojnog kubnog kristala ili off-white praha. Koristi se kao izvor hdyrogena za baterije na gorivo ispod 10.000W. Količina vodika koja se oslobađa vodom je višu od 14,8wt%, što je znatno više od količine vodika oslobođenog preko spremnika za skladištenje vodika visokog tlaka (70MPa,~5,5wt%) i materijali za skladištenje vodika teških metala (<2wt%). Pored toga, magnezijum hidrid je bezbedan i visoko efikasan, što ga pretvara u obećavajuću tehnologiju za efikasno skladištenje vodonika. Hidroliza magnezijum hidrida se koristi kao sistem snabdevanja vodonikom u gorivim ćelijama za razmenu protona (PEMFC), koje značajno poboljšavaju gustinu energije sistema. U razvoju su i čvrsti / polučvrsti Mg-H sistemi baterija za gorivo sa visokom gustinom energije. Njihova obećavajuća prednost je gustina energije 3-5 puta veća od litijum-jonskih baterija.
Sinonimi: magnezijum dihidrid, magnezijum hidrid (stepen skladištenja vodonika)
Koristi se kao materijal za skladištenje vodonika
Molekulska formula: MgH2
Molekularna težina: 26,32 Gustoća: 1,45 g/ml
Tačka topljenja:>250°C
Rastvorljivost: netavoriva u normalnom organskom rastvoru


Hielscher Ultrasonics snabdijeva ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorije do industrijske veličine.

Ultrazvuka visokih performansi! Hielscherov raspon proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog labaratorijskog ultrasonikatora preko klupa-top jedinica do puno-industrijskih ultrazvučnih sistema.

 

Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.