Ultrasonication adalah metode yang efisien dan sederhana untuk menghasilkan magnesium hydride untuk penyimpanan hidrogen. ULTRASOUND mempercepat hidrolisis magnesium dan hidrogen untuk membentuk magnesium hydride. Berbeda dengan proses chemisorpsi disosiatif konvensional, hidrolisis ultrasonik magnesium hydride berjalan pada suhu kamar dan tekanan sekitar. Ini membuat rute sono-kimia mudah, aman dan mudah tersedia. ULTRASOUND berkinerja tinggi memungkinkan produksi massal magnesium hydride besar yang cepat dan berkhasiat.

Magnesium Hydride untuk Penyimpanan Hidrogen

Magnesium hydride, MgH₂, telah menarik perhatian luas sebagai pilihan untuk penyimpanan hidrogen. Manfaat utamanya adalah sumber dayanya yang melimpah, kinerja tinggi, ringan, berbiaya rendah, dan keamanan. Dibandingkan dengan hydrides lain yang dapat digunakan untuk penyimpanan hidrogen, MgH₂ memiliki kepadatan penyimpanan hidrogen tertinggi dengan hingga 7,6 wt %. Hidrogen dapat disimpan dalam Mg dalam bentuk hidrida logam berbasis Mg. Proses sintesis MgH2 dikenal sebagai chemisorpsi disosiatif. Metode umum untuk menghasilkan hidride logam berbasis Mg dari Mg dan H2, adalah pembentukan pada suhu 300-400 ° C dan tekanan hidrogen 2,4-40 MPa. Persamaan formasi berjalan sebagai berikut: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Perlakuan panas tinggi datang dengan efek degradasi yang signifikan dari hidrida, seperti rekristallisasi, pemisahan fase, aglomerasi nanopartikel dll. Selain itu, suhu dan tekanan yang tinggi membuat pembentukan MgH2 padat energi, kompleks dan dengan demikian mahal. Metode non-termal dan signifikan lebih sederhana alternatif adalah hidrolisis magnesium hydride yang dipromosikan secara ultrasonik pada suhu kamar dan tekanan sekitar.

Ultrasonic hidrolisis magnesium hydride

Ultrasonication terkenal karena kemampuannya untuk memulai dan mempercepat reaksi kimia, untuk mempengaruhi jalur kimia dan untuk meningkatkan efisiensi keseluruhan reaksi. Efek menguntungkan dari frekuensi rendah, ultrasound berdaya tinggi pada reaksi kimia dikenal sebagai sono-kimia.
Ultrasound daya sudah diterapkan pada banyak reaksi heterogen, katalik dan sintesis di R&D dan tahap industri untuk meningkatkan hasil, tingkat konversi dan efisiensi reaksi keseluruhan. Untuk sintesis hidrolitik magnesium hydride, sonikasi telah terbukti secara ilmiah sangat bermanfaat juga.
Sonikasi meningkatkan perpindahan massa sehingga mempercepat reaksi, dan membantu mengatasi hambatan termodinamika dan kinetik. Energi termal, yaitu panas, diperlukan untuk mendorong proses penyerapan / desorpsi hidrogenasi dalam magnesium. Penggunaan sumber energi termal non-langsung seperti ultrasound daya adalah alternatif yang efisien untuk mengacaukan magnesium hydride.
Kelompok penelitian Hiroi et al. (2011) menyelidiki efek ultrasonikasi pada berbagai frekuensi pada hidrolisis magnesium hydride (MgH2). Mereka menemukan bahwa ultrasound frekuensi rendah adalah metode yang paling efisien untuk mendapatkan tingkat konversi yang tinggi. Tingkat hidrolisis pada sonikasi frekuensi rendah "mencapai setinggi 76% dalam hal tingkat reaksi pada 7,2 ks pada frekuensi ultrasonik 28 kHz. Nilai ini lebih dari 15 kali nilai yang diperoleh dalam kasus sampel non-sonikasi, menunjukkan kepadatan hidrogen yang setara 11,6 massa% berdasarkan berat MgH2."
Hasil penelitian mengungkapkan bahwa ultrasound akan meningkatkan reaksi hidrolisis MgH2 dengan meningkatkan tingkat reaksi konstan karena generasi radikal dan pengelupasan lapisan pasif Mg(OH)2 atas MgH2 yang belum direaksi karena generasi kekuatan geser besar. (Hiroi et al. 2011)

Masalah: Hidrolisis Lambat Magnesium Hydride

Promosi hidrolisis MgH2 melalui penggilingan bola, pengolahan air panas atau aditif kimia telah diselidiki, tetapi tidak ditemukan untuk meningkatkan tingkat konversi kimia secara signifikan. Mengenai penambahan bahan kimia, aditif kimia, seperti agen penyangga, chelator, dan penyirtukar ion, yang membantu mencegah pembentukan lapisan Mg(OH)2 yang meoperasi, menghasilkan kotoran dalam proses bersepeda pasca-Mg.

Solusi: Ultrasonic Dispersing dari Magnesium Hydride

Dispersing ultrasonik dan penggilingan basah adalah teknik yang sangat efisien untuk menghasilkan partikel dan kristal berukuran nano dengan kurva distribusi yang sangat sempit. Dengan menyebarkan magnesium hydride secara merata dalam ukuran nano, area permukaan aktif menjadi membesar secara signifikan. Selain itu, sonikasi menghilangkan lapisan pasif dan meningkatkan transfer massal untuk tingkat konversi kimia yang unggul. Ultrasonic penggilingan, dispersing, deagglomeration dan pembersihan permukaan partikel unggul teknik penggilingan lainnya dalam efisiensi, keandalan dan kesederhanaan.

Ultrasonic basah-penggilingan dan dispersi adalah metode yang sangat efisien untuk pengurangan ukuran partikel, misalnya magnesium hydride

Ultrasonic nanostruktur mgH2

Struktur berbasis magnesium nano-size / nano terstruktur seperti nanopartikel MgH2 dan nanofibres dapat lebih ditingkatkan dengan mengurangi ukuran partikel dan biji-bijian, sehingga mengurangi pembentukan hidride mereka ΔH. Ultrasonic nanostructuring adalah teknik yang sangat efektif yang memungkinkan untuk mengubah termodinamika magnesium hydride tanpa mempengaruhi kapasitas hidrogen. Nanopartikel MgH2 ultra-halus menunjukkan kapasitas desorpsi hidrogen yang meningkat secara signifikan.

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Hidrolisis MgH2

Sonochemistry – penerapan ultrasound daya terhadap reaksi kimia – adalah teknologi pemrosesan yang dapat diandalkan, yang memfasilitasi dan mempercepat sintesis, reaksi katalantik, dan reaksi hetergen lainnya. Portofolio Hielscher Ultrasonics mencakup berbagai dari ultrasonikator lab kompak hingga sistem sonokimia industri untuk semua jenis aplikasi kimia seperti hidrolisis magnesium hydride dan nano-penggilingan / nano-structuring. Ini memungkinkan kami di Hielscher untuk menawarkan ultrasonikator yang paling cocok untuk sintesis MgH2 Anda yang dipertimbangkan. Staf kami yang berpengalaman sejak lama akan membantu Anda dari uji kelayakan dan pengoptimalan proses hingga pemasangan sistem ultrasonik Anda pada tingkat produksi akhir.
Cetakan kaki kecil dari homogenizers ultrasonik kami serta fleksibilitasnya dalam opsi instalasi membuatnya cocok bahkan ke fasilitas pemrosesan ruang kecil. Prosesor ultrasonik dipasang di seluruh dunia dalam kimia halus, petro-kimia, dan fasilitas produksi nano-material.

Batch dan Inline

Equipmment sonochemical Hielscher dapat digunakan untuk pemrosesan aliran-melalui batch dan berkelanjutan. Pemrosesan batch ultrasonik sangat ideal untuk pengujian proses, pengoptimalan dan tingkat produksi kecil hingga menengah. Untuk memproduksi bahan dalam volume besar, pemrosesan sebaris mungkin lebih menguntungkan. Proses pencampuran inline berkelanjutan memerlukan pengaturan yang canggih – terdiri dari pompa, selang atau pipa dan tangki -, tetapi sangat efisien, cepat dan membutuhkan tenaga kerja yang jauh lebih sedikit. Hielscher Ultrasonics memiliki pengaturan sonochemical yang paling cocok untuk reaksi sono-sintesis Anda, volume pemrosesan dan tujuan.

Ultrasonic Probes dan Reaktor untuk MgH2 Hidrolisis pada Skala Apapun

Rangkaian produk Hielscher Ultrasonics mencakup spektrum penuh prosesor ultrasonik dari ultrasonicators lab kompak di atas bangku dan sistem percontohan untuk prosesor ultrasonik sepenuhnya industri dengan kapasitas untuk memproses muatan truk per jam. Rangkaian produk lengkap memungkinkan kami untuk menawarkan homogenizer ultrasonik yang paling cocok untuk kapasitas proses dan target produksi Anda.
Sistem benchtop ultrasonik sangat ideal untuk pengujian kelayakan dan optimasi proses. Peningkatan linear berdasarkan parameter proses yang ditetapkan membuatnya sangat mudah untuk meningkatkan kapasitas pemrosesan dari lot yang lebih kecil ke produksi komersial sepenuhnya. Up-scaling dapat dilakukan dengan menginstal unit ultrasonik yang lebih kuat atau mengelompokkan beberapa ultrasonicators secara paralel. Dengan UIP16000, Hielscher menawarkan homogenizer ultrasonik paling kuat di seluruh dunia.

Amplitudo yang Dapat Dikendalikan secara Tepat untuk Hasil Optimal

Semua ultrasonicators Hielscher dapat dikontrol dengan tepat dan dengan demikian kuda kerja yang dapat diandalkan dalam produksi. Amplitudo adalah salah satu parameter proses penting yang mempengaruhi efisiensi dan efektivitas reaksi sonochemical Semua Hielscher Ultrasonics’ prosesor memungkinkan pengaturan amplitudo yang tepat. Sonotrodes dan booster horns adalah aksesori yang memungkinkan untuk memodifikasi amplitudo dalam kisaran yang lebih luas. Prosesor ultrasonik industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan memberikan intensitas ultrasonik yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus berjalan dalam operasi 24/7.
Pengaturan amplitudo yang tepat dan pemantauan permanen parameter proses ultrasonik melalui perangkat lunak pintar memberi Anda kemungkinan untuk mengobati reagant Anda dengan kondisi ultrasonik yang paling efektif. Sonikasi optimal untuk tingkat konversi kimia yang luar biasa!
Ketahanan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan untuk operasi 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut. Ini menjadikan peralatan ultrasonik Hielscher alat kerja yang dapat diandalkan yang memenuhi persyaratan proses kimia Anda.

Kualitas Tertinggi – Dirancang dan Diproduksi di Jerman

Sebagai bisnis yang dimiliki keluarga dan dikelola keluarga, Hielscher memprioritaskan standar kualitas tertinggi untuk prosesor ultrasonik. Semua ultrasonicators dirancang, diproduksi dan diuji secara menyeluruh di kantor pusat kami di Teltow dekat Berlin, Jerman. Ketahanan dan keandalan peralatan ultrasonik Hielscher menjadikannya kuda kerja dalam produksi Anda. 24/7 operasi di bawah beban penuh dan dalam menuntut lingkungan adalah karakteristik alami dari Hielscher ini kinerja tinggi mixer.
Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: