Ultrasonication είναι μια αποτελεσματική και απλή μέθοδος για την παραγωγή υδριδίου του μαγνησίου για την αποθήκευση υδρογόνου. Ο υπέρηχος επιταχύνει την υδρόλυση του μαγνησίου και του υδρογόνου προκειμένου να σχηματιστεί υδρίδιο μαγνησίου. Σε αντίθεση με τη συμβατική διασπαστική διαδικασία χημειοrption, υπερήχων υδρόλυση του υδριδίου του μαγνησίου τρέχει σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση περιβάλλοντος. Αυτό καθιστά τη sono-χημική διαδρομή εύκολη, ασφαλή και άμεσα διαθέσιμη. Ο υπέρηχος υψηλής απόδοσης επιτρέπει την ταχεία και αποτελεσματική παραγωγή μεγάλων χύδην υδριδίου μαγνησίου.

Υδρίδιο μαγνησίου για την αποθήκευση υδρογόνου

Υδρίδιο μαγνησίου, MgH₂, έχει επιστήσει την προσοχή ως επιλογή για την αποθήκευση υδρογόνου. Τα κύρια οφέλη είναι ο άφθονος πόρος του, η υψηλή απόδοση, το ελαφρύ, το χαμηλό κόστος, και η ασφάλεια. Σε σύγκριση με άλλα υδρίδια που μπορούν να χρησιμοποιήσιμα για αποθήκευση υδρογόνου,₂ έχει τις υψηλότερες πυκνότητες αποθήκευσης υδρογόνου με έως 7,6 wt %. Το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί σε Mg με τη μορφή μεταλλικών υδριδίων με βάση το Mg. Η διαδικασία της σύνθεσης MgH2 είναι γνωστή ως διασπαστική χημειοπίσχηση. Μια κοινή μέθοδος για την παραγωγή υδριδίου μετάλλου με βάση το Mg από Mg και H2, είναι ο σχηματισμός σε θερμοκρασία 300-400°C και πίεση υδρογόνου 2,4–40 MPa. Η εξίσωση σχηματισμού έχει ως εξής: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Η υψηλή θερμική επεξεργασία έρχεται με σημαντικές επιδράσεις αποικοδόμησης των υδριδίων, όπως η επανκρυσταλλοποίηση, ο διαχωρισμός φάσης, ο οικισμός των νανοσωματιδίων κ.λπ. Επιπλέον, οι υψηλές θερμοκρασίες και οι πιέσεις καθιστούν το σχηματισμό MgH2 ενεργοβόρο, σύνθετο και με αυτόν τον τρόπο ακριβό. Μια εναλλακτική μη θερμική και σημαντικά πιο απλή μέθοδος είναι η υπερηχητικά προωθημένη υδρόλυση του υδριδίου μαγνησίου σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση περιβάλλοντος.

Υπερηχητική υδρόλυση υδριδίου μαγνησίου

Ultrasonication είναι γνωστή για την ικανότητά της να ξεκινήσει και να επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις, να επηρεάσει τις χημικές οδούς και να βελτιώσει τη συνολική αποτελεσματικότητα μιας αντίδρασης. Τα ευεργετικά αποτελέσματα της χαμηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος υπερήχων σε χημικές αντιδράσεις είναι γνωστή ως sono-χημεία.
Ο υπέρηχος δύναμης εφαρμόζεται ήδη σε πολλές ετερογενείς αντιδράσεις, καταλυώσεις και συνθέσεις σε R&D και βιομηχανικό στάδιο για την αύξηση της απόδοσης, του ποσοστού μετατροπής και της συνολικής αποδοτικότητας αντίδρασης. Για την υδρολυτική σύνθεση του υδριδίου του μαγνησίου, υπερήχηση έχει αποδειχθεί επιστημονικά ότι είναι εξαιρετικά ευεργετική, πάρα πολύ.
Υπερήχηση βελτιώνει τη μεταφορά μάζας με αυτόν τον τρόπο την επιτάχυνση της αντίδρασης, και βοηθά να ξεπεραστούν τα θερμοδυναμικά και κινητικά εμπόδια. Η θερμική ενέργεια, δηλαδή η θερμότητα, απαιτείται για την προώθηση των διαδικασιών υδρογόνου απορρόφησης /εκρόφησης στο μαγνήσιο. Η χρήση μη άμεσων θερμικών πηγών ενέργειας, όπως ο υπέρηχος ισχύος, είναι μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση για την αποσταθεροποίηση του υδριδίου μαγνησίου.
Η ερευνητική ομάδα του Hiroi et al. (2011) διερεύνησε την επίδραση της υπερήχων σε διάφορες συχνότητες στην υδρόλυση του υδριδίου του μαγνησίου (MgH2). Διαπίστωσαν ότι ο υπέρηχος χαμηλής συχνότητας ήταν η πιο αποτελεσματική μέθοδος για να επιτευχθεί ένα υψηλό ποσοστό μετατροπής. Το ποσοστό υδρόλυσης σε χαμηλή συχνότητα υπερήχηση "έφθασε τόσο υψηλές όσο 76% από την άποψη του βαθμού αντίδρασης σε 7,2 ks σε μια υπερηχητική συχνότητα των 28 kHz. Η τιμή αυτή ήταν υπεραπλάσια από την τιμή που ελήφθη στην περίπτωση του μη υπερήχου δείγματος, υποδεικνύοντας ισοδύναμη πυκνότητα υδρογόνου 11,6% με βάση το βάρος του MgH2."
Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι ο υπέρηχος θα ενισχύσει την αντίδραση υδρόλυσης του MgH2 αυξάνοντας τη σταθερά του ρυθμού αντίδρασης λόγω της δημιουργίας ριζικών και απολέπισης του παθητικού στρώματος mg(OH)2 κατά τη διάρκεια του μη επεξεργασμένου MgH2 λόγω της δημιουργίας μεγάλων δυνάμεων διάτμησης. (Χιρόι κ.ά. 2011)

Πρόβλημα: Αργή υδρόλυση υδριδίου μαγνησίου

Η προώθηση της υδρόλυσης MgH2 μέσω άλεσης σφαιρών, επεξεργασίας ζεστού νερού ή χημικών προσθέτων έχουν διερευνηθεί, αλλά δεν διαπιστώθηκε ότι ενισχύουν το ποσοστό χημικής μετατροπής με σημαντικό τρόπο. Όσον αφορά την προσθήκη χημικών ουσιών, τα χημικά πρόσθετα, όπως οι ρυθμιστικοί παράγοντες, οι χηλωτές και οι ανταλλάκτες ιόντων, τα οποία βοήθησαν στην πρόληψη του σχηματισμού μιας παθητικής στρώσης Mg(OH)2, παρήγαγαν προσμείξεις στη διαδικασία ανακύκλωσης μετά mg.

Λύση: Υπερήχων διασποράς του υδριδίου του μαγνησίου

Υπερήχων διασποράς και υγρής άλεσης είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική τεχνική για την παραγωγή νανο-μεγέθους σωματιδίων και κρυστάλλων με μια πολύ στενή καμπύλη κατανομής. Με τη διασπορά του υδριδίου μαγνησίου ομοιόμορφα σε νανο-μέγεθος, η ενεργός επιφάνεια γίνεται σημαντικά διευρυμένη. Επιπλέον, υπερήχηση αφαιρεί passivating στρώματα και αυξάνει τη μεταφορά μάζας για ανώτερα ποσοστά μετατροπής χημικών. Υπερήχων άλεσης, διασποράς, αποσυσσωμάτωσης και καθαρισμού επιφάνειας σωματιδίων υπερέχουν άλλες τεχνικές άλεσης στην αποτελεσματικότητα, την αξιοπιστία και την απλότητα.

Υπερήχων υγρή άλεση και διασπορά είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος για τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων, π.χ. του υδριδίου του μαγνησίου

Υπερηχητική νανοδομή mgH2

Νανο-μέγεθος / νανο-δομημένο μαγνήσιο με βάση τις δομές, όπως MgH2 νανοσωματίδια και νανοίνες μπορούν να ενισχυθούν περαιτέρω με τη μείωση του σωματιδίων και του μεγέθους των κόκκων, μειώνοντας έτσι ενθαλπία σχηματισμού υδριδίου ΔH τους. Υπερήχων νανοδομή είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική τεχνική που επιτρέπει να αλλάξετε τη θερμοδυναμική του υδριδίου του μαγνησίου χωρίς να επηρεάζουν την ικανότητα υδρογόνου. Τα εξαιρετικά λεπτά νανοσωματίδια MgH2 παρουσιάζουν σημαντικά βελτιωμένη ικανότητα εκρόφησης υδρογόνου.

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για υδρόλυση MgH2

sonochemistry – η εφαρμογή του υπερήχου δύναμης στις χημικές αντιδράσεις – είναι μια αξιόπιστη τεχνολογία επεξεργασίας, η οποία διευκολύνει και επιταχύνει τις συνθέσεις, καταλυτικές αντιδράσεις και άλλες αιτερνικές αντιδράσεις. Hielscher Ultrasonics χαρτοφυλάκιο καλύπτει το πλήρες φάσμα από συμπαγή εργαστήριο ultrasonicators σε βιομηχανικά sonochemical συστήματα για όλα τα είδη των χημικών εφαρμογών, όπως η υδρόλυση του υδριδίου του μαγνησίου και νανο-άλεση του / νανο-δόμηση. Αυτό μας επιτρέπει στο Hielscher να σας προσφέρουμε το πιο κατάλληλο ultrasonicator για την προβλεπόμενη σύνθεση MgH2 σας. Το μακροχρόνιο έμπειρο προσωπικό μας θα σας βοηθήσει από τις δοκιμές σκοπιμότητας και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας μέχρι την εγκατάσταση του υπερηχητικού σας συστήματος σε τελικό επίπεδο παραγωγής.
Τα μικρά πόδια-τυπωμένα γράμματα των υπερήχων ομογενοποιητές μας, καθώς και την ευελιξία τους στις επιλογές εγκατάστασης τους καθιστούν να ταιριάζουν ακόμη και σε μικρές εγκαταστάσεις επεξεργασίας χώρου. Οι υπερηχητικοί επεξεργαστές εγκαθίστανται παγκοσμίως στη λεπτή χημεία, την πετροχημεία, και τις εγκαταστάσεις παραγωγής νανοϋλικών.

Δέσμη και ενσωματωμένο

Ο sonochemical εξοπλισμός hielscher μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συνεχή ροή-μέσω της επεξεργασίας. Η υπερηχητική επεξεργασία batch είναι ιδανική για δοκιμή διεργασίας, βελτιστοποίηση και μικρό έως μεσαίο επίπεδο παραγωγής. Για την παραγωγή μεγάλων όγκων υλικών, η ενσωματωμένη επεξεργασία μπορεί να είναι πιο συμφέρουσα. Μια συνεχής ενσωματωμένη διαδικασία ανάμειξης απαιτεί μια εξελιγμένη ρύθμιση – που αποτελείται από αντλία, σωλήνες ή σωλήνες και δεξαμενές -, αλλά είναι εξαιρετικά αποτελεσματική, ταχεία και απαιτεί σημαντικά λιγότερη εργασία. Hielscher Υπερήχων έχει την πιο κατάλληλη sonochemic setup για sono-σύνθεση αντίδραση σας, τον όγκο επεξεργασίας και τους στόχους.

Υπερηχητικοί ανιχνευτές και αντιδραστήρες για την υδρόλυση MgH2 σε οποιαδήποτε κλίμακα

Hielscher Ultrasonics σειρά προϊόντων καλύπτει το πλήρες φάσμα των υπερήχων επεξεργαστές από συμπαγή ultrasonicators εργαστήριο πάνω από πάγκο-top και πιλοτικά συστήματα για την πλήρως βιομηχανική υπερήχων επεξεργαστές με την ικανότητα να επεξεργάζονται truckloads ανά ώρα. Η πλήρης σειρά προϊόντων μας επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο υπερηχητικό ομογενοποιητή για την ικανότητα επεξεργασίας και τους στόχους παραγωγής σας.
Υπερήχων benchtop συστήματα είναι ιδανικά για τη δοκιμή σκοπιμότητας και βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Η γραμμική κλιμάκωση με βάση τις καθιερωμένες παραμέτρους της διαδικασίας καθιστά πολύ εύκολη την αύξηση της ικανότητας επεξεργασίας από μικρότερες παρτίδες σε πλήρως εμπορική παραγωγή. Up-κλιμάκωση μπορεί να γίνει είτε με την εγκατάσταση ενός πιο ισχυρού υπερήχων μονάδα ή ομαδοποίηση πολλών ultrasonicators παράλληλα. Με το UIP16000, Hielscher προσφέρει το πιο ισχυρό υπερήχων ομογενοποιητή σε όλο τον κόσμο.

Ακριβώς ελέγξιμα πλάτη για βέλτιστα αποτελέσματα

Όλα hielscher ultrasonicators είναι ακριβώς ελέγξιμα και με αυτόν τον τρόπο αξιόπιστα άλογα εργασίας στην παραγωγή. Το εύρος είναι μία από τις κρίσιμες παραμέτρους της διαδικασίας που επηρεάζουν την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα των sonochemical αντιδράσεων Όλα hielscher υπερήχων’ επεξεργαστές επιτρέπουν την ακριβή ρύθμιση του εύρους. Sonotrodes και αναμνηστικά κέρατα είναι αξεσουάρ που επιτρέπουν να τροποποιήσει το πλάτος σε ένα ακόμη ευρύτερο φάσμα. Οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές hielscher μπορούν να παραδώσουν τα πολύ υψηλά πλάτη και να παραδώσουν την απαιτούμενη υπερηχητική ένταση για τις απαιτητικές εφαρμογές. Τα πλάτη μέχρι 200μm μπορούν να τρέξουν εύκολα συνεχώς στη λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα.
Ακριβείς ρυθμίσεις εύρους και η μόνιμη παρακολούθηση των παραμέτρων της διαδικασίας υπερήχων μέσω έξυπνου λογισμικού σας δίνουν τη δυνατότητα να θεραπεύσετε τα ρήγα σας με τις πιο αποτελεσματικές συνθήκες υπερήχων. Βέλτιστη υπερήχηση για ένα εξαιρετικό ποσοστό μετατροπής χημικών!
Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα επαγγελματικά και απαιτητικά περιβάλλοντα. Αυτό καθιστά τον υπερηχητικό εξοπλισμό hielscher ένα αξιόπιστο εργαλείο εργασίας που ικανοποιεί τις απαιτήσεις χημικής διαδικασίας σας.

Υψηλότερη ποιότητα – Σχεδιασμένο και κατασκευασμένο στη Γερμανία

Ως οικογενειακή και οικογενειακή επιχείρηση, η Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους επεξεργαστές υπερήχων της. Όλα τα ultrasonicators σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται λεπτομερώς στην έδρα μας σε Teltow κοντά στο Βερολίνο, Γερμανία. Η ευρωστία και η αξιοπιστία του υπερηχητικού εξοπλισμού της Hielscher το καθιστούν άλογο εργασίας στην παραγωγή σας. Η λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, 7 ώρες το 24ωρο, σε απαιτητικά περιβάλλοντα, αποτελεί φυσικό χαρακτηριστικό των αναμίκτες υψηλής απόδοσης της Hielscher.
Hielscher Υπέρηχοι’ οι βιομηχανικοί υπερηχητικοί επεξεργαστές μπορούν να παραδώσουν τα πολύ υψηλά πλάτη. Τα πλάτη μέχρι 200μm μπορούν να τρέξουν εύκολα συνεχώς στη λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα. Για ακόμα υψηλότερα πλάτη, τα προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes είναι διαθέσιμα.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας: