Hydrid hořečnatý v nano velikosti jako účinné skladování vodíku

Sonikace se aplikuje na hydrid hořečnatý, aby se urychlila hydrolýza hydridu hořečnatého pro zvýšení tvorby vodíku. Navíc ultrazvukem nanostrukturovaný hydrid hořečnatý, tj. nanočástice MgH2, vykazují zlepšenou kapacitu skladování vodíku.

Hydrid hořečnatý pro skladování vodíku

Hydrid hořčíku lze účinně a levně syntetizovat pomocí ultrazvukové hydrolýzyHydrid hořečnatý, MgH2, vzbudila širokou pozornost jako možnost skladování vodíku. Hlavními výhodami jsou jeho bohaté zdroje, vysoký výkon, nízká hmotnost, nízké náklady a bezpečnost. Ve srovnání s jinými hydridy použitelnými pro skladování vodíku je MgH2 má nejvyšší hustotu skladování vodíku, a to až 7,6 hm. Vodík může být skladován v Mg ve formě hydridů kovů na bázi Mg. Proces syntézy MgH2 je znám jako disociativní chemisorpce. Běžnou metodou výroby hydridu kovu na bázi Mg z Mg a H2 je tvorba při teplotě 300–400 °C a tlaku vodíku 2,4–40 MPa. Rovnice tvorby je následující: Mg + H2 ⇌ MgH2
Vysokoteplotní zpracování přichází s významnými degradačními účinky hydridů, jako je rekrystalizace, fázová segregace, aglomerace nanočástic atd. Vysoké teploty a tlaky navíc činí tvorbu MgH2 energeticky náročnou, složitou a tím i nákladnou.

Žádost o informace





MultiSonoReactor MSR-4 pro velkou propustnost sonikace hydridu hořečnatého

MultiSonoReactor MSR-4 pro velkou propustnost sonikace hydridu hořečnatého

Ultrazvuková hydrolýza hydridu hořečnatého

Hiroi et al. (2011) prokázali, že sonikace nanočástic MgH2 a nanovláken zintenzivnila reakci hydrolýzy MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. V této studii nanovlákna MgH2 vykazovala maximální skladovací kapacitu vodíku 14,4 hmotnostních % při pokojové teplotě. Navíc vědci prokázali, že kombinace sonikace a hydrolýzy MgH2 je značně účinná pro efektivní generování vodíku bez ohřevu a přidávání jakéhokoli chemického činidla. Zjistili také, že nízkofrekvenční ultrazvuk byl nejúčinnější metodou pro získání vysoké míry konverze. Rychlost hydrolýzy při nízkofrekvenční sonikaci "dosáhla až 76%, pokud jde o reakční stupeň při 7,2 ks při ultrazvukové frekvenci 28 kHz. Tato hodnota byla více než 15násobkem hodnoty získané v případě nesonikovaného vzorku, což naznačuje ekvivalentní hustotu vodíku 11,6 hmotnostních % na základě hmotnosti MgH2."
Výsledky ukázaly, že ultrazvuk zvýší hydrolýzu reakce MgH2 zvýšením reakční rychlosti konstantní v důsledku tvorby radikálů a exfoliace pasivní vrstvy Mg(OH)2 nad nereagované MgH2 v důsledku tvorby velkých smykových sil. (Hiroi et al. 2011)

Problém: Pomalá hydrolýza hydridu hořečnatého

Byla zkoumána podpora hydrolýzy hydridu hořečnatého mletím kuliček, úpravou horké vody nebo chemickými přísadami, ale nebylo zjištěno, že by významně zvýšila rychlost chemické přeměny. Pokud jde o přidávání chemikálií, chemické přísady, jako jsou pufrační činidla, chelátory a iontoměniče, které pomohly zabránit tvorbě pasivující vrstvy Mg(OH)2, produkovaly nečistoty v procesu cyklování po Mg.

Řešení: Ultrazvukové disperze hydridu hořečnatého

Ultrazvukové disperze a frézování za mokra je vysoce účinná technika pro výrobu nano-velkých částic a krystalů s velmi úzkou distribuční křivkou. Rovnoměrným rozptylem hydridu hořečnatého v nanodimáli se aktivní povrch výrazně zvětší. Kromě toho sonikace odstraňuje pasivační vrstvy a zvyšuje přenos hmoty pro vynikající chemické konverzní rychlosti. Ultrazvukové frézování, disperze, deaglomerace a čištění povrchu částic vynikají dalšími frézovacími technikami v účinnosti, spolehlivosti a jednoduchosti.

Ultrasonicator UIP1000hdT je výkonný dispergátor pro středně velké výrobní měřítko.

Sonicator UIP1000hdT pro kontinuální inline zpracování hydroidu hořečnatého

Ultrazvukové frézování a dispergace je vysoce účinná metoda pro snížení velikosti částic, např. Hydrid hořečnatý

Ultrazvukové mokré frézování a disperze je vysoce účinná metoda pro snížení velikosti částic, např. hydridu hořečnatého

Nanostrukturovaný hydrid hořečnatý jako lepší skladování vodíku

Bylo vědecky prokázáno, že nanostrukturování hydridů hořčíku je účinnou strategií, která umožňuje současně zvýšit ab/desopční termodynamické a kinetické vlastnosti MgH2. Nano-size / nano-strukturované struktury na bázi hořčíku, jako jsou nanočástice MgH2 a nanovlákna, mohou být dále posíleny snížením velikosti částic a zrn, čímž se sníží jejich hydridová entalpie ΔH. Výpočty odhalily, že reakční bariéra pro rozklad nano-velkého MgH2 byla pozoruhodně nižší než u hromadného MgH2, což naznačuje, že nanostrukturní inženýrství MgH2 je termodynamicky a kineticky příznivé pro zvýšený výkon. (srov. Ren et al., 2023)

Ultrazvukem nanostrukturovaný hydrid hořečnatý nabízí lepší energetickou bilanci pro absorpci vodíku a desorpci sypkého MgH2

Porovnání energetických bariér pro hydrogenovou absorpci a desorpci objemového MgH2 a nanostrukturovaného ultrajemného MgH2.
(studie a graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvukové nanosizing a nanostrukturování hydridu hořečnatého

Výzkumný tým Dr. Andreevy zkoumal příznivé účinky sonikace na nanostrukturování kovů a minerálů, jako je hořčíkUltrazvukové nanostrukturování je vysoce účinná technika, která umožňuje změnit termodynamiku hydridu hořečnatého bez ovlivnění kapacity vodíku. Ultrajemné nanočástice MgH2 vykazují výrazně zlepšenou schopnost desorpce vodíku. Nano-dimenzující hydrid hořečnatý je způsob, jak významně snížit teplotu ab / de-sorpce vodíku a zvýšit rychlost re/dehydrogenace MgH2 v důsledku zavedení defektů, zkrácení cest difúze vodíku, zvýšení nukleačních míst a destabilizace vazby Mg-H.
Jednoduché sonochemické ošetření poskytuje možnost tvorby nízkoenergetických hydridů, zejména v případě ošetření částicemi hořčíku. Například Baidukova et al. (2026) demonstrovali možnost tvorby nízkoenergetických hydridů v porézní matrici hydroxidu hořečnatého pomocí sonochemické úpravy částic hořčíku ve vodných suspenzích.

Sonochemicky syntetizovaný nano-magnesium hydrid pro efektivní skladování vodíku

Ultrazvukem připravené nanočástice hydridu hořečnatého dosahují reverzibility teploty prostředí 6,7% hm. reverzibilního skladování vodíku
Použití hydridů lehkých kovů jako nosičů pro skladování vodíku je slibným přístupem pro bezpečné a efektivní skladování vodíku. Jeden konkrétní hydrid kovu, hydrid hořečnatý (MgH2), získal značný zájem díky vysokému obsahu vodíku a hojnosti hořčíku v přírodě. Objem MgH2 má však tu nevýhodu, že je stabilní, uvolňuje vodík pouze při velmi vysokých teplotách vyšších než 300 °C. To je nepraktické a neefektivní pro aplikace související se skladováním vodíku.
Zhang a kol. (2020) zkoumali možnost reverzibilního skladování vodíku při okolní teplotě vytvořením ultrajemných nanočástic MgH2. Použili sonikaci, aby zahájili proces metatézy, což je účinně proces dvojitého rozkladu. Sonikace byla aplikována na kejdu sestávající z kapaliny a pevných látek za účelem vytvoření nanočástic. Tyto nanočástice, bez dalších struktur lešení, byly úspěšně vyráběny s rozměry převážně kolem 4-5 nm. U těchto nanočástic naměřil reverzibilní skladovací kapacitu vodíku 6,7 % hm. při 30 °C, což je významný úspěch, který dosud nebyl prokázán. To bylo možné díky termodynamické destabilizaci a snížení kinetických bariér. Holé nanočástice také vykazovaly stabilní a rychlé chování vodíkového cyklu během 50 cyklů při 150 ° C, což je pozoruhodné zlepšení ve srovnání s objemem MgH2. Tato zjištění představují sonikaci jako potenciální léčbu vedoucí k vyšší účinnosti MgH2 pro skladování vodíku.
(srov. Zhang et al. 2020)

Ultrazvukem rozptýlené částice hydridu hořečnatého vykazují distribuci nanovelikosti. MgH2 v nanovelikosti vykazuje zlepšené vlastnosti skladování vodíku.

Distribuce velikosti částic ultrajemné MgH2 připravené po sonikaci.
(studie a graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvukové ošetření hydridem hořečnatým

  • rychlejší reakce
  • Vyšší přepočítací koeficient
  • Nanostrukturovaný MgH2
  • Odstranění pasivujících vrstev
  • Úplnější reakce
  • zvýšená přenos hmoty
  • vyšší výnosy
  • Vylepšená vodíková sorpce
Ultrazvuková průtoková buňka pro inline frézování a nanosizing hydridu hořečnatého. Nano-velký MgH2 vykazuje lepší skladovací kapacity vodíku.

Ultrazvukový skleněný reaktor pro inline nanostrukturování suspenzí MgH2

 

Žádost o informace





Vysoce výkonné ultrasonicators pro ošetření hydridem hořečnatým

Sonochemie – aplikace výkonového ultrazvuku na chemické reakce – je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje syntézy, katalytické reakce a další hetergenní reakce. Hielscher Ultrasonics portfolio pokrývá celou řadu od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po průmyslové sonochemické systémy pro všechny druhy chemických aplikací, jako je hydrolýza hydridu hořečnatého a jeho nano-frézování / nanostrukturování. To nám umožňuje v Hielscher nabídnout vám nejvhodnější ultrasonicator pro váš předpokládaný proces MgH2. Náš dlouholetý zkušený personál vám pomůže od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci ultrazvukového systému na konečné úrovni výroby.
Malý otisk nohou našich ultrazvukových homogenizátorů, stejně jako jejich univerzálnost v možnostech instalace, je zapadají i do zařízení pro zpracování malého prostoru. Ultrazvukové procesory jsou instalovány po celém světě v jemné chemii, petrochemii a zařízeních na výrobu nanomateriálů.

Dávka a vložené

Hielscher sonochemické vybavení lze použít pro dávkové a kontinuální průtokové zpracování. Ultrazvukové dávkové zpracování je ideální pro testování procesů, optimalizaci a malou až střední výrobní úroveň. Pro výrobu velkých objemů materiálů může být výhodnější inline zpracování. Kontinuální proces míchání inline vyžaduje sofistikované nastavení – sestávající z čerpadla, hadic nebo trubek a nádrží - ale je vysoce efektivní, rychlý a vyžaduje výrazně méně práce. Hielscher Ultrasonics má nejvhodnější sonochemické nastavení pro vaši sono-syntetickou reakci, objem zpracování a cíle.

Ultrazvukové sondy a reaktory pro hydrolýzu MgH2 v jakémkoli měřítku

UIP4000hdT proud pro vloženou sonikaci v průmyslovém měřítkuHielscher Ultrasonics produktová řada pokrývá celé spektrum ultrazvukových procesorů od kompaktních laboratorních ultrasonicators přes bench-top a pilotní systémy až po plně průmyslové ultrazvukové procesory se schopností zpracovávat náklad nákladních vozidel za hodinu. Kompletní sortiment nám umožňuje nabídnout vám nejvhodnější ultrazvukový homogenizátor pro vaši procesní kapacitu a výrobní cíle.
Ultrazvukové stolní systémy jsou ideální pro testování proveditelnosti a optimalizaci procesů. Lineární škálování na základě stanovených parametrů procesu velmi usnadňuje zvýšení zpracovatelských kapacit z menších šarží na plně komerční výrobu. Up-scaling lze provést buď instalací výkonnější ultrazvukové jednotky nebo seskupením několika ultrasonicators paralelně. S UIP16000, Hielscher nabízí nejvýkonnější ultrazvukový homogenizátor po celém světě.

Přesně řiditelných amplitud pro optimální výsledky

Všechny Hielscher ultrasonicators jsou přesně kontrolovatelné a tím spolehlivé pracovní koně ve výrobě. Amplituda je jedním z klíčových parametrů procesu, které ovlivňují účinnost a účinnost sonochemických reakcí Hielscher průmyslové procesory řady hdT mohou být pohodlné a uživatelsky přívětivé ovládání pomocí dálkového ovládání prohlížeče. Všechny procesory Hielscher Ultrasonics umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a podtlakové rohy jsou příslušenství, které umožňuje modifikovat amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy a dodávat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až do 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7.
Přesné nastavení amplitudy a trvalé monitorování parametrů ultrazvukového procesu prostřednictvím inteligentního softwaru vám dávají možnost léčit své reaganty s nejúčinnějšími ultrazvukovými podmínkami. Optimální použití ultrazvuku pro vynikající chemický konverzní poměr!
Robustnost ultrazvukového zařízení Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysoké službě a v náročných prostředích. Díky tomu je Hielscherovo ultrazvukové zařízení spolehlivým pracovním nástrojem, který splňuje vaše požadavky na chemický proces.

Nejvyšší kvalita – Navrženo a vyrobeno v Německu

Jako rodinný a rodinný podnik Hielscher upřednostňuje nejvyšší standardy kvality pro své ultrazvukové procesory. Všechny ultrasonicators jsou navrženy, vyrobeny a důkladně testovány v našem sídle v Teltow u Berlína, Německo. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher z něj činí pracovního koně ve vaší výrobě. 24/7 provoz při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou charakteristikou vysoce výkonných mixérů Hielscher.
Hielscher Ultrazvuk průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až do 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v provozu 24/7. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.

Literatura / Reference



Fakta Worth Knowing

Výhody Magnensium Hydride pro skladování vodíku

  • Ideální, vyvážený gravimetrický
  • Vynikající objemová hustota energie
  • levný
  • Bohatě k dispozici
  • Snadná manipulace (i ve vzduchu)
  • Přímá reakce s vodou je možná
  • Reakční kinetika může být přizpůsobena konkrétním aplikacím
  • Vysoká reakce a bezpečnost výrobků
  • Netoxické a bezpečné použití
  • Šetrné

Co je hydrid hořečnatý?

Hydrid hořečnatý (MgH2; také známý jako dihydrid hořečnatý) má tetragonální strukturu a vykazuje formu bezbarvého krychlového krystalu nebo bělostného prášku. Používá se jako hdyrogenový zdroj pro palivové baterie do 10 000 W. Množství vodíku, které se uvolňuje vodou, je vyšší než 14,8 wt%, což je výrazně více než množství vodíku uvolněné prostřednictvím vysokotlaké zásobníku vodíku (70MPa,~5,5wt%) a materiály pro skladování vodíku z těžkých kovů (<2wt%). Kromě toho je hydrid hořečnatý bezpečný a vysoce účinný, což z něj činí slibnou technologii pro efektivní skladování vodíku. Hydrolýza hydridu hořečnatého se používá jako zásobovací vodíkový systém v protonových membránových palivových článcích (PEMFC), které výrazně zlepšují energetickou hustotu systému. Ve vývoji jsou také pevné / polotuhé palivové bateriové systémy Mg-H s vysokou hustotou energie. Jejich slibnou výhodou je hustota energie 3-5krát vyšší než u lithium-iontových baterií.
Synonyma: dihydrid hořečnatý, hydrid hořečnatý (stupeň skladování vodíku)
Používá se jako materiál pro skladování vodíku
Molekulární vzorec: MgH2
Molekulová hmotnost: 26.32 Hustota: 1,45 g / ml
Bod tání:>250°C
Rozpustnost: nerozpustná v normálním organickém roztoku


Hielscher Ultrasonics dodává vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory z laboratoře do průmyslové velikosti.

Vysoce výkonný ultrazvuk! Sortiment produktů Hielscher pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

 

Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.