מגנזיום הידריד בגודל ננומטרי כאחסון מימן יעיל

סוניקציה מיושמת על מגנזיום הידריד על מנת להאיץ את ההידרוליזה של מגנזיום הידריד כדי לשפר את ייצור המימן. בנוסף, מגנזיום הידריד אולטרה-סוני, כלומר ננו-חלקיקי MgH2, מראים יכולת אחסון מימן משופרת.

מגנזיום הידריד לאחסון מימן

מגנזיום הידריד יכול להיות מסונתז ביעילות ובזול באמצעות הידרוליזה קוליתמגנזיום הידריד, MgH2משך תשומת לב רבה כאופציה לאחסון מימן., היתרונות העיקריים הם משאב שופע, ביצועים גבוהים, משקל קל, עלות נמוכה, ובטיחות. בהשוואה להידרידים אחרים השמישים לאחסון מימן, MgH2 בעל צפיפות אחסון המימן הגבוהה ביותר עם עד 7.6 WT %. מימן יכול להיות מאוחסן Mg בצורה של הידרידים מתכת מבוסס Mg. התהליך של סינתזת MgH2 ידוע בשם כימיסורפציה דיסוציאטיבית. שיטה נפוצה לייצור הידריד מתכתי מבוסס Mg מ-Mg ו-H2, היא היווצרות בטמפרטורה של 300-400 מעלות צלזיוס ולחץ מימן של 2.4-40 מגפ"ס. משוואת ההיווצרות הולכת כדלקמן: Mg + H2 ⇌ MgH2
הטיפול בחום גבוה מגיע עם השפעות פירוק משמעותיות של ההידרידים, כגון התגבשות מחדש, הפרדת פאזות, הצטברות ננו-חלקיקים וכו '. יתר על כן, טמפרטורות גבוהות ולחצים הופכים את היווצרות MgH2 עתירת אנרגיה, מורכבת ולכן יקרה.

בקשת מידע





MultiSonoReactor MSR-4 לסוניקציה בתפוקה גדולה של מגנזיום הידריד

MultiSonoReactor MSR-4 לסוניקציה בתפוקה גדולה של מגנזיום הידריד

הידרוליזה אולטרה סאונד של מגנזיום הידיד

Hiroi et al. (2011) הראו כי סוניקציה של ננו-חלקיקים וננו-סיבים של MgH2 הגבירה את תגובת ההידרוליזה MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. במחקר זה, ננו-סיבי MgH2 הציגו את קיבולת אחסון המימן המרבית של 14.4% מסה בטמפרטורת החדר. בנוסף, החוקרים הראו כי שילוב של סוניקציה והידרוליזה MgH2 יעיל במידה ניכרת לייצור יעיל של מימן ללא חימום והוספת חומר כימי כלשהו. הם גם מצאו כי אולטרסאונד בתדר נמוך היה השיטה היעילה ביותר על מנת להשיג יחס המרה גבוה. קצב ההידרוליזה בסוניקציה בתדר נמוך "הגיע ל-76% במונחים של דרגת התגובה בתדר 7.2 קילו-הרץ בתדר על-קולי של 28 קילוהרץ. ערך זה היה יותר מפי 15 מהערך שהתקבל במקרה של הדגימה הלא סונית, מה שמצביע על צפיפות מימן שווה ערך של 11.6% מסה על בסיס משקל MgH2".
התוצאות גילו כי אולטרסאונד ישפר את תגובת הידרוליזה של MgH2 על ידי הגדלת קצב התגובה קבוע בשל הדור של רדיקלים פילינג השכבה הפסיבית של Mg(OH)2 על MgH2 unreacted בשל הדור של כוחות גמה גדולים. (הירוי ואח ' 2011)

בעיה: הידרוליזה איטית של מגנזיום הידראיד

קידום הידרוליזה של מגנזיום הידריד באמצעות כרסום כדורי, טיפול במים חמים או תוספים כימיים נחקרו, אך לא נמצאו כמגבירים את שיעור ההמרה הכימית באופן משמעותי. באשר להוספת כימיקלים, תוספים כימיים, כגון סוכני חציצה, כלטורים ומחלפי יונים, אשר סייעו למנוע היווצרות שכבת Mg(OH)2 פסיבית, יצרו זיהומים בתהליך המחזור שלאחר MG.

פתרון: פיזור אולטרה סאונד של מגנזיום הידריד

פיזור אולטרה סאונד טחינה רטובה היא טכניקה יעילה מאוד לייצר חלקיקים בגודל ננו גבישים עם עקומת הפצה צרה מאוד. על ידי פיזור מגנזיום הידיד באופן שווה בגודל ננו, שטח הפנים הפעיל הופך מוגדל באופן משמעותי. יתר על כן, sonication מסיר שכבות passivating ומגביר את העברת ההמונים עבור שיעורי המרה כימית מעולה. כרסום אולטרה סאונד, פיזור, deagglomeration וניקוי משטח חלקיקים מצטיינים טכניקות כרסום אחרות ביעילות, אמינות ופשטות.

ultrasonicator UIP1000hdT הוא מפזר רב עוצמה עבור סולם ייצור בגודל בינוני.

Sonicator UIP1000hdT לעיבוד מוטבע מתמשך של מגנזיום הידריד

כרסום אולטרה סאונד ופיזור היא שיטה יעילה מאוד להפחתת גודל החלקיקים, למשל מגנזיום הידריד

כרסום רטוב אולטרה סאונד ופיזור היא שיטה יעילה מאוד להפחתת גודל החלקיק, למשל של מגנזיום הידיד

מגנזיום הידריד ננו-מובנה כאחסון מימן משופר

ננו-סטרוקציה של מגנזיום הידרידים הוכחה מדעית כאסטרטגיה יעילה המאפשרת לשפר בו זמנית את התכונות התרמודינמיות והקינטיות של MgH2. מבנים ננומטריים / ננו-מובנים מבוססי מגנזיום כגון ננו-חלקיקים וננו-סיבים יכולים להיות משופרים עוד יותר על ידי הקטנת גודל החלקיקים וגודל הגרגרים, ובכך להקטין את אנתלפיית היווצרות ההידריד שלהם ΔH. חישובים גילו כי מחסום התגובה לפירוק של MgH2 בגודל ננומטרי היה נמוך להפליא מזה של MgH2 בתפזורת, מה שמצביע על כך שהנדסת ננו-מבנים של MgH2 עדיפה מבחינה תרמודינמית וקינטית על הביצועים המשופרים. (ראה: רן ואח', 2023)

מגנזיום הידריד בננו-מבנה אולטרה-סוני מציע מאזן אנרגיה משופר לספיגת מימן וספיחת MgH2 בתפזורת

השוואה בין מחסומי האנרגיה לספיגת מימן וספיחת MgH2 בתפזורת וננו-מבנית אולטרה-עדינה MgH2.
(מחקר וגרף: ©Zhang et al., 2020)

ננוזיזציה על-קולית וננו-בנייה של מגנזיום הידריד

צוות המחקר של ד"ר אנדרייבה חקר את ההשפעות המועילות של סוניקציה על ננו-מבנה מתכות ומינרלים כגון מגנזיוםננוסטרוקציה קולית היא טכניקה יעילה ביותר המאפשרת לשנות את התרמודינמיקה של מגנזיום הידריד מבלי להשפיע על קיבולת המימן. חלקיקי MgH2 עדינים במיוחד מציגים יכולת ספיחת מימן משופרת באופן משמעותי. מגנזיום הידריד בגודל ננומטרי הוא דרך להפחית באופן משמעותי את טמפרטורת המימן ab-/de-sorption ולהגביר את קצב re/de-hydrogenation של MgH2, עקב הכנסת פגמים, קיצור נתיבי פיזור מימן, הגדלת אתרי נוקלציה, וערעור היציבות של קשרי Mg-H.
טיפול סונוכימי פשוט מספק את האפשרות של היווצרות הידרידים באנרגיה נמוכה, במיוחד, במקרה של טיפול בחלקיקי מגנזיום. לדוגמה, Baidukova et al. (2026) הדגימו את האפשרות ליצור הידרידים באנרגיה נמוכה במטריצה נקבובית של מגנזיום-מגנזיום הידרוקסיד באמצעות טיפול סונוכימי בחלקיקי מגנזיום בתרחיפים מימיים.

ננו-מגנזיום הידריד מסונתז סונוכימית לאחסון מימן יעיל

ננו-חלקיקי מגנזיום הידריד שהוכנו באולטרסאונד משיגים הפיכות בטמפרטורת הסביבה של אחסון הפיך של 6.7% wt% של מימן
שימוש בהידרידים ממתכת קלה כנשאים לאחסון מימן הוא גישה מבטיחה לאחסון בטוח ויעיל של מימן. הידריד מתכתי מסוים, מגנזיום הידריד (MgH2), זכה להתעניינות רבה בשל תכולת המימן הגבוהה שלו ושפע המגנזיום בטבע. עם זאת, MgH2 בתפזורת יש את החיסרון של להיות יציב, רק שחרור מימן בטמפרטורות גבוהות מאוד של יותר מ 300 מעלות צלזיוס. זה לא מעשי ולא יעיל עבור יישומים הקשורים לאחסון מימן.
Zhang et al. (2020) חקרו את האפשרות של אחסון מימן הפיך בטמפרטורת הסביבה על ידי יצירת ננו-חלקיקים עדינים במיוחד של MgH2. הם השתמשו בסוניקציה כדי להתחיל תהליך מטאתזה, שהוא למעשה תהליך פירוק כפול. סוניקציה יושמה על תרחיף המורכב מנוזל ומוצקים במטרה ליצור ננו-חלקיקים. ננו-חלקיקים אלה, ללא כל מבני פיגומים נוספים, יוצרו בהצלחה בגדלים בעיקר סביב 4-5 ננומטר. עבור ננו-חלקיקים אלה, ה-y מדד יכולת אחסון מימן הפיכה של 6.7 wt% ב-30°C, הישג משמעותי שלא הוכח בעבר. הדבר התאפשר על ידי ערעור היציבות התרמודינמית והפחתת המחסומים הקינטיים. הננו-חלקיקים החשופים הפגינו גם התנהגות מחזור מימן יציבה ומהירה במהלך 50 מחזורים ב-150 מעלות צלזיוס, שיפור ניכר בהשוואה ל-MgH2 בתפזורת. ממצאים אלה מציגים סוניקציה כטיפול פוטנציאלי המוביל ליעילות גבוהה יותר של MgH2 לאחסון מימן.
(ראה: Zhang et al. 2020)

חלקיקי מגנזיום הידריד המפוזרים באולטרסאונד מציגים פיזור בגודל ננומטרי. MgH2 בגודל ננומטרי מראה תכונות אחסון מימן משופרות.

התפלגות גודל חלקיקים דק במיוחד MgH2 מוכן לאחר סוניקציה.
(מחקר וגרף: ©Zhang et al., 2020)

טיפול אולטראסוני במגנזיום הידריד

  • תגובה מהירה
  • שיעור המרה גבוה יותר
  • MgH2 ננו-מובנה
  • הסרת שכבות פסיבות
  • תגובה מלאה יותר
  • העברת מסה מוגברת
  • תשואות גבוהות יותר
  • סורפציה מימן משופרת
תא זרימה על-קולי לכרסום מוטבע וננו-גודל של מגנזיום הידריד. MgH2 בגודל ננומטרי מראה יכולות אחסון מימן משופרות.

כור זכוכית על-קולי עבור ננו-מבנה מוטבע של תרחיצי MgH2

 

בקשת מידע





אולטרסאונד בעל ביצועים גבוהים לטיפול במגנזיום הידריד

סונוכימיה – היישום של אולטרסאונד כוח לתגובות כימיות – היא טכנולוגיית עיבוד אמינה, המאפשרת ומאיצה את הסינתזות, התגובות הקטליטיות, ותגובות הטרגניות אחרות. תיק Hielscher Ultrasonics מכסה את כל הטווח החל מאולטרסאונד מעבדה קומפקטי למערכות סונוכימיות תעשייתיות לכל סוגי היישומים הכימיים כגון הידרוליזה של מגנזיום הידריד וננו-כרסום / ננו-מבנה. זה מאפשר לנו ב Hielscher להציע לך את ultrasonicator המתאים ביותר עבור תהליך MgH2 החזוי שלך. הצוות הוותיק והמנוסה שלנו יסייע לך החל מבדיקות היתכנות ואופטימיזציה של תהליכים ועד להתקנת המערכת האולטרסונית שלך ברמת הייצור הסופית.
טביעת הרגל הקטנה של homogenizers הקולי שלנו, כמו גם צדדיות שלהם באפשרויות ההתקנה לגרום להם להתאים אפילו מתקני עיבוד בחלל קטן. מעבדי אולטרה סאונד מותקנים ברחבי העולם בכימיה משובחת, פטרו כימיה, ומתקני ייצור ננו חומר.

אצווה וליין

ציוד סונוכימי Hielscher יכול לשמש אצווה ועיבוד זרימה מתמשך. עיבוד אצווה על-קולי אידיאלי לבדיקת תהליכים, אופטימיזציה ורמת ייצור קטנה עד בינונית. עבור ייצור כמויות גדולות של חומרים, עיבוד בתוך השורה עשוי להיות יתרון גדול יותר. תהליך ערבוב מוטבע רציף דורש הגדרה מתוחכמת – מורכב משאבה, צינורות או צינורות ומיכלים -, אבל זה יעיל מאוד, מהיר ודורש עבודה משמעותית פחות. Hielscher אולטרסוניקה יש את ההתקנה sonochemical המתאים ביותר עבור תגובת סונו סינתזה שלך, נפח עיבוד ומטרות.

בדיקות אולטרה סאונד וכורים עבור MgH2 הידרוליזה בכל קנה מידה

תא זרימה UIP4000hdT לsonication פנימי בקנה מידה תעשייתיטווח המוצרים Hielscher Ultrasonics מכסה את הספקטרום המלא של מעבדים קוליים ממעבדה קומפקטית ultrasonicators מעל ספסל העליון ומערכות פיילוט למעבדים קוליים תעשייתיים לחלוטין עם היכולת לעבד משאיות לשעה. מגוון המוצרים המלא מאפשר לנו להציע לך את homogenizer קולי המתאים ביותר עבור קיבולת התהליך שלך מטרות הייצור.
מערכות ספסל אולטרה סאונד הן אידיאליות לבדיקת היתכנות ואופטימיזציה של תהליכים. קנה מידה ליניארי המבוסס על פרמטרי תהליך מבוססים מקל מאוד על הגדלת קיבולות העיבוד מהרבה קטן יותר לייצור מסחרי מלא. קנה מידה למעלה יכול להיעשות על ידי התקנת יחידה קולית חזקה יותר או קיבוץ באשכולות מספר ultrasonicators במקביל. עם UIP16000, Hielscher מציע הומוגניזר קולי החזק ביותר ברחבי העולם.

משרעת ניתנת לשליטה מדויקת לתוצאות אופטימליות

כל Ultrasonicators Hielscher ניתנים לשליטה במדויק ובכך סוסי עבודה אמינים בייצור. משרעת הוא אחד הפרמטרים תהליך מכריע המשפיעים על היעילות והיעילות של תגובות sonochemical מעבדים תעשייתיים Hielscher של סדרת hdT יכולים להיות נוחים וידידותיים למשתמש מופעלים באמצעות שלט רחוק של הדפדפן. כל מעבדי Hielscher Ultrasonics מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. סונוטרודים וקרניים מאיצים הם אביזרים המאפשרים לשנות את המשרעת בטווח רחב עוד יותר. מעבדים קוליים תעשייתיים Hielscher יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד ולספק את העוצמה הקולית הנדרשת עבור יישומים תובעניים. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7.
הגדרות משרעת מדויקות וניטור קבוע של הפרמטרים תהליך קולי באמצעות תוכנה חכמה לתת לך את האפשרות לטפל reagants שלך עם התנאים הקוליים היעילים ביותר. sonication אופטימלי עבור שיעור המרה כימית יוצא מן הכלל!
החוסן של ציוד קולי Hielscher מאפשר פעולה 24/7 בתפקיד כבד בסביבות תובעניות. זה עושה את הציוד קולי של Hielscher כלי עבודה אמין הממלא את דרישות התהליך הכימי שלך.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ומיוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית ומשפחתית, Hielscher מתעדף את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור המעבדים העל-קוליים שלה. כל האולטרה-סוניקטורים מתוכננים, מיוצרים ונבדקים ביסודיות במטה שלנו בטלטאו ליד ברלין, גרמניה. חוסן ואמינות של ציוד קולי Hielscher להפוך אותו סוס עבודה הייצור שלך. פעולה 24/7 תחת עומס מלא ובסביבות תובעניות היא מאפיין טבעי של המיקסרים בעלי הביצועים הגבוהים של Hielscher.
Hielscher Ultrasonics מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים.

הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:

נפח תצווהקצב זרימההתקנים מומלצים
1 עד 500mL10 עד 200mL / minמעלהay
10 עד 2000mL20 עד 400mL / minUf200 ः t, UP400St
0.1 ל 20L0.2 ל 4 ליטר / דקהUIP2000hdT
10 עד 100 ליטר2 עד 10L / minUIP4000hdT
15 עד 150 ל'3 עד 15 ליטר לדקהUIP6000hdT
N.A.10 עד 100L / minUIP16000
N.A.יותר גדולאשכול UIP16000

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


homogenizers גבוה גזרה גבוהה אולטרה סאונד משמשים במעבדה, ספסל העליון, פיילוט ועיבוד תעשייתי.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.

ספרות/הפניות



עובדות שראוי לדעת

היתרונות של מגננסיום הידריד לאחסון מימן

  • כבידתי אידיאלי ומאוזן
  • צפיפות אנרגיה נפחית מעולה
  • לא יקר
  • זמין בשפע
  • קל לטיפול (אפילו באוויר)
  • תגובה ישירה עם מים אפשרית
  • קינטיקה של תגובה יכולה להיות מותאמת ליישומים ספציפיים
  • תגובה גבוהה ובטיחות המוצר
  • לא רעיל ובטוח לשימוש
  • ידידותי לסביבה

מהו מגנזיום הידריד?

מגנזיום הידריד (MgH2; ידוע גם בשם מגנזיום דיהידריד) יש מבנה tetragonal ומציג את הצורה של גביש מעוקב חסר צבע או אבקה מחוץ ללבן. הוא משמש כמקור hdyrogen עבור סוללות דלק מתחת 10,000W. כמות המימן המשתחררת על ידי מים גבוהה מ-14.8 ואט, הגבוהה משמעותית מכמות המימן המשתחררת באמצעות מיכל אחסון מימן בגז בלחץ גבוה (70MPa,~ 5.5wt%) וחומרי אחסון מימן מתכת כבדה (<2wt%). יתר על כן, מגנזיום הידריד בטוח ויעיל ביותר, מה שהופך אותו לטכנולוגיה מבטיחה לאחסון מימן יעיל. הידרוליזה של מגנזיום הידריד משמשת כמערכת מימן מספקת בתאי דלק של קרום חילופי פרוטונים (PEMFC), המשפרים את צפיפות האנרגיה של המערכת באופן משמעותי. מוצק / מוצק למחצה Mg-H מערכות סוללות דלק עם צפיפות אנרגיה גבוהה נמצאים גם בפיתוח. היתרון המבטיח שלהם הוא צפיפות אנרגיה גבוהה פי 3-5 מזו של סוללות ליתיום-יון.
מילים נרדפות: מגנזיום דיהידריד, מגנזיום הידריד (כיתה אחסון מימן)
משמש כחומר לאחסון מימן
נוסחה מולקולרית: MgH2
משקל מולקולרי:26.32 צפיפות :1.45g/mL
נקודת התכה:>250 מעלות צלזיוס
מסיסות: בלתי מסיס בתסיסה אורגנית רגילה


Hielscher אולטרסוניקה מספקת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מהמעבדה לגודל תעשייתי.

אולטרסוניקה ביצועים גבוהים! מגוון המוצרים Hielscher מכסה את הספקטרום המלא מן ultrasonicator המעבדה הקומפקטית מעל יחידות ספסל העליון למערכות אולטראסאונד תעשייתיות מלאות.

 

נשמח לדון בתהליך שלך.

בואו ניצור קשר.