Syntéza hydridu hořečnatého hydrolýzou

Ultrazvuku je účinná a jednoduchá metoda pro výrobu hydridu hořečnatého pro skladování vodíku. Ultrazvuk urychluje hydrolýzu hořčíku a vodíku za účelem vytvoření hydridu hořečnatého. Na rozdíl od konvenčního disociativního chemisorpčního procesu, ultrazvuková hydrolýza hydridu hořečnatého běží při pokojové teplotě a okolním tlaku. Díky tomu je sonochemie snadná, bezpečná a snadno dostupná. Vysoce výkonný ultrazvuk umožňuje rychlou a účinnou produkci velkých objemů hydroidu hořečnatého.

Hydrid hořečnatý pro skladování vodíku

Hydrid hořečnatý, MgH₂, přitáhl velkou pozornost jako možnost skladování vodíku. Hlavními výhodami jsou jeho bohatý zdroj, vysoký výkon, nízká hmotnost, nízké náklady a bezpečnost. Ve srovnání s jinými hydridy použitelnými pro skladování vodíku, MgH₂ má nejvyšší hustotu skladování vodíku až 7,6 wt %. Vodík může být skladován v Mg ve formě kovových hydridů na bázi Mg. Proces syntézy MgH2 je známý jako disociativní chemisorpce. Běžnou metodou výroby kovového hydridu 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
Vysoké tepelné zpracování má významné degradační účinky hydridů, jako je rekrystalizace, fázová segregace, aglomerace nanočástic atd. Vysoké teploty a tlaky navíc zdražují tvorbu energeticky náročného, složitého a tím i nákladného MgH2. Alternativní neteplotní a výrazně jednodušší metodou je ultrazvukem propagovaná hydrolýza hydrolýzy hydroidu hořečnatého při pokojové teplotě a okolním tlaku.

Ultrazvuková hydrolýza hydridu hořečnatého

Ultrazvuku je dobře známo pro svou schopnost iniciovat a urychlit chemické reakce, ovlivňovat chemické cesty a zlepšit celkovou účinnost reakce. Blahodárné účinky nízkofrekvenčního ultrazvuku s vysokým výkonem na chemické reakce jsou známé jako sonochemie.
Výkonový ultrazvuk se již aplikuje na mnoho heterogenních reakcí, katalyz a syntéz v R&D a průmyslová fáze pro zvýšení výnosu, konverzního tempa a celkové reakční účinnosti. Pro hydrolytickou syntézu hydridu hořečnatého bylo vědecky prokázáno, že použití ultrazvuku je také velmi prospěšné.
Použití ultrazvuku zlepšuje přenos hmoty, čímž urychluje reakci, a pomáhá překonat termodynamické a kinetické bariéry. Tepelná energie, tj. teplo, je nutná k řízení absorpčních /desorpčních hydrogenačních procesů v hořčíku. Použití přímých zdrojů tepelné energie, jako je výkonový ultrazvuk, je účinnou alternativou k destabilizaci hydridu hořečnatého.
Výzkumná skupina Hiroi et al. (2011) zkoumala vliv ultrazvuku na různých frekvencích na hydrolýzu hydridu hořečnatého (MgH2). Zjistili, že nízkofrekvenční ultrazvuk byl nejúčinnější metodou k získání vysokého konverzního kurzu. Rychlost hydrolýzy při nízkofrekvenční ultrazvuku "dosáhla až 76% z hlediska stupně reakce při 7,2 ks při ultrazvukové frekvenci 28 kHz. Tato hodnota byla více než 15násobkem hodnoty získané v případě nesonického vzorku, což naznačuje ekvivalentní hustotu vodíku 11,6% 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

Podpora hydrolýzy MgH2 pomocí kuličkového mletí, úpravy teplé vody nebo chemických přísad byla zkoumána, ale nebylo zjištěno, že by významně zvýšila chemický konverzní poměr. Pokud jde o přidávání chemických látek, chemické přísady, jako jsou pufrační činidla, chelátory a iontové výměníky, které pomohly zabránit tvorbě pasivující vrstvy Mg(OH)2, vytvořily nečistoty v cyklistickém procesu 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.

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

Ultrazvukové nanostrukturování MgH2

Nanovlákenné / nanostrukturované struktury na bázi hořčíku, jako jsou nanočástice MgH2 a nanovlákna, mohou být dále vylepšeny snížením velikosti částic a zrna, čímž se sníží jejich tvorba hydroidu enthalpy ΔH. Ultrazvukové nanostrukturování je vysoce účinná technika, která umožňuje měnit termodynamiku hydroidu hořečnatého bez ovlivnění vodíkové kapacity. Ultrajemné nanočástice MgH2 vykazují výrazně lepší schopnost desorpce vodíku.

Vysoce výkonné ultrasonicators pro MgH2 Hydrolýzu

Sonochemie – aplikace výkonového ultrazvuku na chemické reakce – je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje syntézy, katalytické reakce a další hetergenní reakce. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou škálu od kompaktních laboratorních ultrasonicators po průmyslové sonochemické systémy pro všechny druhu chemických aplikací, jako je hydrolýza hydrolýzy hydridu hořečnatého a jeho nano-frézování / nano-strukturování. To nám umožňuje v Hielscher nabídnout vám nejvhodnější ultrasonicator pro vaši předpokládanou syntézu MgH2. Náš dlouholetý zkušený personál vám pomůže od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho 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

Hielscherovo sonochemické vybavení lze použít pro dávkové a kontinuální průtokové zpracování. Ultrazvukové dávkové zpracování je ideální pro procesní testování, optimalizaci a úroveň výroby malé až střední velikosti. Pro výrobu velkých objemů materiálů může být inline zpracování výhodnější. Proces kontinuálního inline míchání 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

Hielscher 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 Všechny Hielscher Ultrazvuk’ procesory umožňují přesné nastavení amplitudy. Sonotrody a posilovací rohy jsou doplňky, které umožňují modifikovat amplitudu v ještě širším rozsahu. Hielscher průmyslové ultrazvukové procesory mohou poskytovat velmi vysoké amplitudy a poskytovat požadovanou ultrazvukovou intenzitu pro náročné aplikace. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v nepřetržitém provozu.
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 24/7 provoz při vysokém provozu a v náročných prostředích. Díky tomu je ultrazvukové zařízení Hielscher 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 naší centrále v Teltow u Berlína, Německo. Robustnost a spolehlivost ultrazvukového zařízení Hielscher je, aby to pracovní kůň ve vaší výrobě. Nepřetržitý provoz při plném zatížení a v náročných prostředích je přirozenou vlastností vysoce výkonných míchacích pultů hielscher.
Hielscher Ultrazvuk’ průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 μm lze snadno nepřetržitě provozovat v nepřetržitém provozu. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.

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