Ultrasonication on tehokas ja yksinkertainen menetelmä magnesiumhydridin tuottamiseksi vedyn varastointiin. Ultraääni nopeuttaa magnesiumin ja vedyn hydrolyysiä magnesiumhydridin muodostamiseksi. Toisin kuin perinteisessä dissosiatiivisessa chemisorptioprosessissa, magnesiumhydridin ultraäänihydrolyysi kulkee huoneenlämmössä ja ympäristön paineessa. Tämä tekee sonokemiallisista rei'istä helppoja, turvallisia ja helposti saatavilla. Korkean suorituskyvyn ultraääni mahdollistaa suurten magnesiumhydridien nopean ja tehokkaan tuotannon.

Magnesiumhydridi vedyn varastointiin

Magnesiumhydridi, MgH₂, on kiinnittänyt laajalti huomiota vedyn varastointivaihtoehtona. Tärkeimmät edut ovat sen runsas resurssi, korkea suorituskyky, kevyt paino, alhaiset kustannukset ja turvallisuus. Verrattuna muihin vedyn varastointiin käyttökelpoisia hydridejä, MgH₂ on suurin vedyn varastointitiheys, jopa 7,6 wt %. Vetyä voidaan varastoida Mg:ssa mg-pohjaisten metallihydrideiden muodossa. MgH2-synteesin prosessi tunnetaan dissosiatiivisena chemisorptiona. Yleinen menetelmä Mg-pohjaisen metallihydridin tuottamiseksi Mg:sta ja H2:sta on muodostuminen 300–400 °C:n lämpötilassa ja vetypaine 2,4–40 MPa. Muodostumisyhtälö on seuraava: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Korkealla lämpökäsittelyllä on hydridien merkittäviä hajoamisvaikutuksia, kuten uudelleenkirytointi, faasierottelu, nanohiukkasten taajama jne. Lisäksi korkeat lämpötilat ja paineet tekevät MgH2: n muodostumisesta energiaintensiivistä, monimutkaista ja siten kallista. Vaihtoehtoinen ei-terminen ja huomattavasti yksinkertaisempi menetelmä on magnesiumhydridin ultraäänellä edistetty hydrolyysi huoneenlämmössä ja ympäristön paineessa.

Magnesiumhydridin ultraäänihydrolyysi

Ultrasonication on tunnettu kyvystään käynnistää ja nopeuttaa kemiallisia reaktioita, vaikuttaa kemiallisiin reitteihin ja parantaa reaktion yleistä tehokkuutta. Matalataajuisen, korkean tehon ultraäänen hyödyllisiä vaikutuksia kemiallisiin reaktioihin kutsutaan sonokemiaksi.
Tehon ultraääniä sovelletaan jo moniin heterogeenisiin reaktioihin, katalyyseille ja synteeseille R: ssä&D ja teollisessa vaiheessa tuoton, muuntokurssin ja yleisen reaktiotehokkuuden lisäämiseksi. Magnesiumhydridin hydrolyyttisynteesissä sonikaatio on tieteellisesti osoittautunut myös erittäin hyödylliseksi.
Sonikaatio parantaa massansiirtoa ja nopeuttaa siten reaktiota ja auttaa voittamaan termodynaamiset ja kinetiikkaesteet. Magnesiumin absorptio-/desorptiovetyprosessien ohjaamiseen tarvitaan lämpöenergiaa eli lämpöä. Ei-suorien lämpöenergialähteiden, kuten tehon ultraääni, käyttö on tehokas vaihtoehto magnesiumhydridin epävakauttamiseksi.
Hiroi et al. -tutkimusryhmä (2011) selvitti ultrasonication vaikutusta eri taajuuksilla magnesiumhydridin (MgH2) hydrolyysiin. He havaitsivat, että matalataajuinen ultraääni oli tehokkain menetelmä korkean muuntoasteen saamiseksi. Hydrolyysinopeus matalataajuisella sonikaatiolla "saavutti jopa 76% reaktioasteen suhteen 7,2 ks: n ultraäänitaajuudella 28 kHz. Tämä arvo oli yli 15-kertainen äänittämättömän näytteen osalta saatuun arvoon verrattuna, mikä osoittaa, että vastaava vetytiheys mgH2:n painon perusteella on 11,6 massaprosenttia."
Tulokset paljastivat, että ultraääni tehostaa MgH2: n hydrolyysireaktiota lisäämällä reaktionopeusvakiolla, joka johtuu radikaalin syntymisen vuoksi, ja kuorimalla passiivisen Mg(OH)2-kerroksen reagoimattoman MgH2: n päälle suurten leikkausvoimien syntymisen vuoksi. (Hiroi ym. 2011)

Ongelma: Magnesiumhydridin hidas hydrolyysi

MgH2-hydrolyysin edistämistä kuulajyrsinnän, kuuman veden käsittelyn tai kemiallisten lisäaineiden avulla on tutkittu, mutta sen ei havaittu parantavan kemiallista muuntoastetta merkittävästi. Kemikaalien lisäämisestä kemialliset lisäaineet, kuten puskurointiaineet, kelaattorit ja ioninvaihtimet, jotka auttoivat estämään passivointikerroksen Mg(OH)2 muodostumisen, tuottivat epäpuhtauksia mg:n jälkeisessä pyöräilyprosessissa.

Liuos: Magnesiumhydridin ultraäänispergointi

Ultraäänispergointi ja märkäjyrsintä on erittäin tehokas tekniikka nanokokoisten hiukkasten ja kiteiden tuottamiseksi hyvin kapealla jakautumiskäyrällä. Kun magnesiumhydridiä levitellaan tasaisesti nanokokoon, aktiivinen pinta-ala suurenee merkittävästi. Lisäksi sonikaatio poistaa passivointikerrokset ja lisää massansiirtoa ylivertaisia kemiallisia muuntoasteita varten. Ultraäänijyrsintä, dispersio, deagglomerointi ja hiukkaspintojen puhdistus ovat erinomaisia muita jyrsintätekniikoita tehokkuudessa, luotettavuudessa ja yksinkertaisuudessa.

Ultraääni märkäjyrsintä ja dispergointi on erittäin tehokas menetelmä hiukkaskoon pienentämiseksi, esim.

MgH2:n ultraääninanostrukturoitu

Nanokokoisia / nanorakenteisia magnesiumpohjaisia rakenteita, kuten MgH2-nanohiukkasia ja nanokuituja, voidaan edelleen parantaa pienentämällä hiukkasten ja raearvojen kokoa, mikä vähentää niiden hydridin muodostumista entalpia ΔH. Ultraääninanostruktuuraus on erittäin tehokas tekniikka, jonka avulla magnesiumhydridin termodynamiikkaa voidaan muuttaa vaikuttamatta vetykapasiteettiin. Erittäin hienot MgH2-nanohiukkaset parantavat merkittävästi vedyn desorptiokykyä.

Korkean suorituskyvyn ultraääniastiat MgH2 Hydrolyysiin

sonokemian – tehon ultraäänen soveltaminen kemiallisiin reaktioihin – on luotettava prosessointitekniikka, joka helpottaa ja nopeuttaa syntetisaattorit, katalyyttiset reaktiot ja muut hetergeeniset reaktiot. Hielscher Ultrasonics -salkku kattaa koko valikoiman kompaktista laboratorion ultraäänilaitteesta teollisiin sonokemiallisiin järjestelmiin kaikenlaisiin kemiallisiin sovelluksiin, kuten magnesiumhydridin hydrolyysiin ja sen nanojyrsintaan / nano-rakenteeseen. Näin voimme Hielscherillä tarjota sinulle sopivimman ultraääniastian suunniteltuun MgH2-synteesiin. Pitkäaikainen kokenut henkilökuntamme auttaa sinua toteutettavuustesteistä ja prosessien optimoinnista ultraäänijärjestelmän asentamiseen lopulliselle tuotantotasolle.
Ultraäänihomogenoijamme pieni jalkapainatus sekä niiden monipuolisuus asennusvaihtoehdoissa tekevät niistä sopivia jopa pieniin käsittelylaitoksiin. Ultraääniprosessorit asennetaan maailmanlaajuisesti hienokemian, petrokemian ja nanomateriaalien tuotantolaitoksiin.

Erä ja riviin

Hielscherin sonokemiallista tasausta voidaan käyttää erä- ja jatkuvassa läpivirtauksen käsittelyssä. Ultraäänieräkäsittely on ihanteellinen prosessitestaukseen, optimointiin ja pieneen tai keskikokoiseen tuotantotasoon. Suurten materiaalimäärien tuottamisessa inline-käsittely voi olla edullisempaa. Jatkuva inline-sekoitusprosessi vaatii hienostuneen asennuksen – koostuu pumpusta, letkuista tai putkista ja säiliöistä - mutta se on erittäin tehokas, nopea ja vaatii huomattavasti vähemmän työvoimaa. Hielscher Ultrasonics on sopivin sonokemiallinen asetus sono-synteesi reaktio, prosessointi määrä ja tavoitteet.

Ultraäänianturit ja reaktorit MgH2-hydrolyysiin missä tahansa mittakaavassa

Hielscher Ultrasonics -tuotevalikoima kattaa täyden valikoiman ultraäänisuorittajia kompaktista laboratorion ultraäänilaiteista penkki- ja pilottijärjestelmiin täysin teollisiin ultraäänisuorittajiin, joilla on kyky käsitellä kuorma-autokuormia tunnissa. Täyden tuotevalikoiman avulla voimme tarjota sinulle sopivimman ultraäänihomygenisaattorin prosessikapasiteettiisi ja tuotantotavoitteisiisi.
Ultraäänipenkkitop-järjestelmät ovat ihanteellisia toteutettavuustestaukseen ja prosessien optimointiin. Vakiintuneisiin prosessiparametreihin perustuvan lineaarisen skaalauksen ansiosta jalostuskapasiteettia on erittäin helppo lisätä pienemmistä eristä täysin kaupalliseen tuotantoon. Skaalaus voidaan tehdä joko asentamalla tehokkaampi ultraääniyksikkö tai ryhmittelemällä useita ultraääniastiat rinnakkain. UIP16000:n avulla Hielscher tarjoaa maailman tehokkaimman ultraäänihomugenisaattorin.

Tarkasti ohjattavat amplitudit optimaaliseen tulokseen

Kaikki Hielscher-ultraääniastiat ovat tarkasti hallinnan ja siten luotettavia työhevosia tuotannossa. Amplitudi on yksi ratkaisevista prosessiparametreista, jotka vaikuttavat sonokemiallisten reaktioiden tehokkuuteen ja tehokkuuteen Kaikki Hielscher Ultrasonics’ prosessorit mahdollistavat amplitudin tarkan asetuksen. Sonotrodes ja booster sarvet ovat lisävarusteita, joiden avulla voidaan muuttaa amplitudi vieläkin laajempi alue. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit ja antaa vaaditun ultraäänivoimakkuuden vaativiin sovelluksiin. Amplitudit jopa 200μm voidaan helposti jatkuvasti ajaa 24 / 7 käyttö.
Tarkat amplitudiasetukset ja ultraääniprosessiparametrien jatkuva seuranta älykkään ohjelmiston avulla antavat sinulle mahdollisuuden käsitellä reagantejasi tehokkaimmilla ultraääniolosuhteilla. Optimaalinen sonikaatio erinomaiselle kemialliselle muuntokurssille!
Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7-toiminnan raskaalla työllä ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee Hielscherin ultraäänilaitteista luotettavan työvälineen, joka täyttää kemiallisen prosessin vaatimukset.

Korkealaatuisia – Suunniteltu ja valmistettu Saksassa

Perhe- ja perheyrityksenä Hielscher priorisoi ultraääniprosessoriensa korkeimmat laatustandardit. Kaikki ultrasonicators on suunniteltu, valmistettu ja perusteellisesti testattu pääkonttorimme Teltow lähellä Berliiniä, Saksa. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys ja luotettavuus tekevät siitä tuotantosi työhevosen. 24/7 käyttö täydellä kuormituksella ja vaativissa ympäristöissä on hielscherin suorituskykyisten sekoittimien luonnollinen ominaisuus.
Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin korkeita amplitudit. Jopa 200 μm:n amplitudit voidaan helposti käyttää jatkuvasti 24/7-toiminnassa. Vielä korkeampia amplitudit, räätälöity ultraääni ultraääni sonotrodit ovat saatavilla.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: