ნანო ზომის მაგნიუმის ჰიდრიდი, როგორც ეფექტური წყალბადის შესანახი

მაგნიუმის ჰიდრიდს მიმართავენ მაგნიუმის ჰიდროიდის ჰიდროლიზის დაჩქარების მიზნით წყალბადის წარმოქმნის გასაძლიერებლად. გარდა ამისა, ულტრაბგერითი ნანოსტრუქტურირებული მაგნიუმის ჰიდრიდი, ანუ MgH2 ნანონაწილაკები, აჩვენებს წყალბადის შენახვის გაუმჯობესებულ შესაძლებლობებს.

მაგნიუმის ჰიდრიდი წყალბადის შესანახად

მაგნიუმის ჰიდრიდი, MgH₂, მიიპყრო ფართო ყურადღება, როგორც წყალბადის შენახვის ვარიანტმა. მთავარი სარგებელი არის მისი უხვი რესურსი, მაღალი შესრულება, მსუბუქი წონა, დაბალი ღირებულება და უსაფრთხოება. წყალბადის შესანახად გამოსაყენებელ სხვა ჰიდრიდებთან შედარებით, MgH₂ აქვს წყალბადის შენახვის ყველაზე მაღალი სიმკვრივე 7.6 wt %-მდე. წყალბადი შეიძლება ინახებოდეს Mg-ში Mg-ზე დაფუძნებული ლითონის ჰიდრიდების სახით. MgH2 სინთეზის პროცესი ცნობილია როგორც დისოციაციური ქიმიზორბცია. Mg-ზე დაფუძნებული ლითონის ჰიდრიდის წარმოების საერთო მეთოდი Mg-დან და H2-დან არის ფორმირება 300-400°C ტემპერატურაზე და წყალბადის წნევა 2,4-40 მპა. ფორმირების განტოლება შემდეგია: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
მაღალი თერმული დამუშავება მოყვება ჰიდრიდების მნიშვნელოვან დეგრადაციის ეფექტებს, როგორიცაა რეკრისტალიზაცია, ფაზური სეგრეგაცია, ნანონაწილაკების აგლომერაცია და ა.შ. გარდა ამისა, მაღალი ტემპერატურა და წნევა MgH2-ის ფორმირებას ხდის ენერგოინტენსიურს, რთულს და შესაბამისად ძვირს.

მაგნიუმის ჰიდრიდის ულტრაბგერითი ჰიდროლიზი

ჰიროი და სხვ. (2011) აჩვენა, რომ MgH2 ნანონაწილაკებისა და ნანობოჭკოების გაჟონვამ გააძლიერა ჰიდროლიზის რეაქცია MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. ამ კვლევაში, MgH2 ნანობოჭკებმა აჩვენეს წყალბადის შენახვის მაქსიმალური მოცულობა 14.4 მასის% ოთახის ტემპერატურაზე. გარდა ამისა, მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ გაჟონვისა და MgH2 ჰიდროლიზის კომბინაცია მნიშვნელოვნად ეფექტურია წყალბადის ეფექტურად წარმოქმნისთვის გათბობის გარეშე და რაიმე ქიმიური აგენტის დამატების. მათ ასევე დაადგინეს, რომ დაბალი სიხშირის ულტრაბგერა იყო ყველაზე ეფექტური მეთოდი მაღალი კონვერტაციის კოეფიციენტის მისაღებად. ჰიდროლიზის სიჩქარე დაბალი სიხშირის ჟღერადობის დროს „მიაღწია 76%-ს რეაქციის ხარისხის თვალსაზრისით 7.2 კს-ზე ულტრაბგერითი სიხშირეზე 28 kHz. ეს მნიშვნელობა აღემატებოდა 15-ჯერ აღემატებოდა მნიშვნელობას, რომელიც მიღებულ იქნა არაბგერითი ნიმუშის შემთხვევაში, რაც მიუთითებს წყალბადის ეკვივალენტურ სიმკვრივეზე 11,6 მასობრივი% MgH2 წონის საფუძველზე.
შედეგებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი გააძლიერებს MgH2-ის ჰიდროლიზის რეაქციას რეაქციის სიჩქარის მუდმივის გაზრდით რადიკალების წარმოქმნის გამო და Mg(OH)2 პასიური ფენის აქერცვლას არარეაგირებულ MgH2-ზე დიდი ათვლის ძალების წარმოქმნის გამო. (ჰიროი და სხვ. 2011)

პრობლემა: მაგნიუმის ჰიდრიდის ნელი ჰიდროლიზი

გამოკვლეულია მაგნიუმის ჰიდრიდის ჰიდროლიზის ხელშეწყობა ბურთის დაფქვის, ცხელი წყლის დამუშავების ან ქიმიური დანამატების მეშვეობით, მაგრამ არ აღმოჩნდა, რომ მნიშვნელოვნად აძლიერებს ქიმიური გარდაქმნის სიჩქარეს. რაც შეეხება ქიმიკატების დამატებას, ქიმიური დანამატები, როგორიცაა ბუფერული აგენტები, ქელატორები და იონური გადამცვლელები, რომლებიც ხელს უშლიდნენ პასიური Mg(OH)2 ფენის წარმოქმნას, წარმოიქმნა მინარევები Mg ციკლის შემდგომ პროცესში.

გამოსავალი: მაგნიუმის ჰიდრიდის ულტრაბგერითი დისპერსირება

ულტრაბგერითი დაშლა და სველი დაფქვა არის ძალიან ეფექტური ტექნიკა ნანო ზომის ნაწილაკების და კრისტალების წარმოებისთვის ძალიან ვიწრო განაწილების მრუდით. მაგნიუმის ჰიდრიდის თანაბრად ნანო ზომებში დაშლით, აქტიური ზედაპირის ფართობი მნიშვნელოვნად იზრდება. გარდა ამისა, sonication აშორებს პასიური ფენებს და ზრდის მასის გადაცემას უმაღლესი ქიმიური კონვერტაციისთვის. ულტრაბგერითი დაფქვა, დისპერსირება, დეაგლომერაცია და ნაწილაკების ზედაპირის გაწმენდა აღემატება სხვა დაფქვის ტექნიკას ეფექტურობით, საიმედოობითა და სიმარტივით.

ულტრაბგერითი სველი დაფქვა და დაშლა არის ძალიან ეფექტური მეთოდი ნაწილაკების ზომის შესამცირებლად, მაგ. მაგნიუმის ჰიდრიდი

ნანოსტრუქტურირებული მაგნიუმის ჰიდრიდი, როგორც გაუმჯობესებული წყალბადის შენახვა

ნანო-სტრუქტურირებული მაგნიუმის ჰიდრიდები მეცნიერულად დადასტურებულია, რომ არის ეფექტური სტრატეგია, რომელიც საშუალებას იძლევა ერთდროულად გაზარდოს MgH2-ის აბ/დესორბციის თერმოდინამიკური და კინეტიკური თვისებები. ნანო ზომის / ნანოსტრუქტურირებული მაგნიუმზე დაფუძნებული სტრუქტურები, როგორიცაა MgH2 ნანონაწილაკები და ნანობოჭკოები, შეიძლება კიდევ უფრო გაძლიერდეს ნაწილაკების და მარცვლის ზომის შემცირებით, რითაც შემცირდება მათი ჰიდრიდის წარმოქმნის ენთალპია ΔH. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ნანო ზომის MgH2-ის დაშლის რეაქციის ბარიერი საოცრად დაბალი იყო, ვიდრე ნაყარი MgH2, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ MgH2-ის ნანოსტრუქტურის ინჟინერია თერმოდინამიკურად და კინეტიკურად ხელსაყრელია გაძლიერებული მუშაობისთვის. (შდრ. Ren et al., 2023)

ენერგეტიკული ბარიერების შედარება წყალბადის შთანთქმისა და დეზორბციისთვის ნაყარი MgH2 და ნანოსტრუქტურული ულტრაფინირებული MgH2.
(შესწავლა და გრაფიკი: ©Zhang et al., 2020)

მაგნიუმის ჰიდრიდის ულტრაბგერითი ნანოზირება და ნანოსტრუქტურიზაცია

ულტრაბგერითი ნანოსტრუქტურიზაცია არის უაღრესად ეფექტური ტექნიკა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ მაგნიუმის ჰიდრიდის თერმოდინამიკა წყალბადის სიმძლავრეზე გავლენის გარეშე. ულტრა თხელი MgH2 ნანონაწილაკები ავლენენ წყალბადის დეზორბციის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულ შესაძლებლობებს. ნანო ზომის მაგნიუმის ჰიდრიდი არის წყალბადის აბ-/დეზორბციის ტემპერატურის საგრძნობლად შემცირების და MgH2-ის ხელახალი/დეჰიდროგენაციის სიჩქარის გაზრდის გზა, დეფექტების შეყვანის, წყალბადის დიფუზიის გზების შემცირების, ნუკლეაციის ადგილების გაზრდის გამო. და Mg–H კავშირის დესტაბილიზაცია.
მარტივი სონოქიმიური დამუშავება იძლევა დაბალი ენერგიის ჰიდრიდების წარმოქმნის შესაძლებლობას, განსაკუთრებით მაგნიუმის ნაწილაკების დამუშავების შემთხვევაში. მაგალითად, ბაიდუკოვა და სხვ. (2026) აჩვენა დაბალი ენერგიის ჰიდრიდების წარმოქმნის შესაძლებლობა მაგნიუმ-მაგნიუმის ჰიდროქსიდის ფოროვან მატრიცაში მაგნიუმის ნაწილაკების წყალქვეშა სუსპენზიების ზონოქიმიური დამუშავების გზით.

სონოქიმიურად სინთეზირებული ნანო-მაგნიუმის ჰიდრიდი წყალბადის ეფექტური შენახვისთვის

ულტრაბგერით მომზადებული მაგნიუმის ჰიდრიდის ნანონაწილაკები აღწევენ გარემო ტემპერატურულ შექცევადობას 6.7 wt% წყალბადის შექცევად შესანახად
წყალბადის შესანახად მსუბუქი ლითონის ჰიდრიდების გამოყენება პერსპექტიული მიდგომაა წყალბადის უსაფრთხო და ეფექტური შენახვისთვის. ლითონის ერთმა კონკრეტულმა ჰიდრიდმა, მაგნიუმის ჰიდრიდმა (MgH2), მნიშვნელოვანი ინტერესი მოიპოვა წყალბადის მაღალი შემცველობისა და ბუნებაში მაგნიუმის სიმრავლის გამო. თუმცა, ნაყარი MgH2-ს აქვს მინუსი, რომ არის სტაბილური, წყალბადს გამოყოფს მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე 300°C-ზე მეტი. ეს არაპრაქტიკული და არაეფექტურია წყალბადის შენახვასთან დაკავშირებული პროგრამებისთვის.
ჟანგი და სხვ. (2020) გამოიკვლია წყალბადის შექცევადი შენახვის შესაძლებლობა გარემოს ტემპერატურაზე MgH2-ის ულტრა წვრილ ნანონაწილაკების შექმნით. ისინი იყენებდნენ სონიკას მეტათეზის პროცესის დასაწყებად, რაც ეფექტურად ორმაგი დაშლის პროცესია. Sonication იქნა გამოყენებული slurry, რომელიც შედგებოდა თხევადი და მყარი ნანონაწილაკების შესაქმნელად. ეს ნანონაწილაკები, ყოველგვარი დამატებითი ხარაჩოების სტრუქტურის გარეშე, წარმატებით იქნა წარმოებული ზომებით, ძირითადად, დაახლოებით 4-5 ნმ. ამ ნანონაწილაკებისთვის y-მ გაზომა წყალბადის შექცევადი შენახვის მოცულობა 6.7 wt% 30°C ტემპერატურაზე, მნიშვნელოვანი მიღწევა, რომელიც აქამდე არ იყო ნაჩვენები. ეს შესაძლებელი გახდა თერმოდინამიკური დესტაბილიზაციისა და კინეტიკური ბარიერების შემცირებით. შიშველი ნანონაწილაკები ასევე აჩვენებდნენ სტაბილურ და სწრაფ წყალბადის ციკლის ქცევას 50 ციკლის განმავლობაში 150°C ტემპერატურაზე, რაც შესამჩნევი გაუმჯობესებაა მთლიანი MgH2-თან შედარებით. ეს დასკვნები წარმოაჩენს სონიკას, როგორც პოტენციურ მკურნალობას, რაც იწვევს MgH2-ის უფრო მაღალ ეფექტურობას წყალბადის შესანახად.
(შდრ. Zhang et al. 2020)

ნაწილაკების ზომის განაწილება ულტრაფინი MgH2 მომზადებული გაჟღერების შემდეგ.
(შესწავლა და გრაფიკი: ©Zhang et al., 2020)

მაღალი ხარისხის ულტრაბგერა მაგნიუმის ჰიდრიდის სამკურნალოდ

სონოქიმია – დენის ულტრაბგერის გამოყენება ქიმიურ რეაქციებზე – არის საიმედო დამუშავების ტექნოლოგია, რომელიც ხელს უწყობს და აჩქარებს სინთეზებს, კატალიზურ რეაქციებს და სხვა არაერთგვაროვან რეაქციებს. Hielscher Ultrasonics-ის პორტფოლიო მოიცავს სრულ დიაპაზონს კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი აპარატებიდან სამრეწველო სონოქიმიურ სისტემებამდე ყველა სახის ქიმიური გამოყენებისთვის, როგორიცაა მაგნიუმის ჰიდრიდის ჰიდროლიზი და მისი ნანო-ფრეზირება/ნანო-სტრუქტურირება. ეს საშუალებას გვაძლევს Hielscher-ში შემოგთავაზოთ ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი აპარატი თქვენი გათვალისწინებული MgH2 პროცესისთვის. ჩვენი დიდი ხნის გამოცდილი პერსონალი დაგეხმარებათ ტექნიკურ-ეკონომიკური ტესტირებისა და პროცესის ოპტიმიზაციისგან თქვენი ულტრაბგერითი სისტემის დამონტაჟებამდე საბოლოო წარმოების დონეზე.
ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების მცირე ანაბეჭდი, ისევე როგორც მათი მრავალფეროვნება ინსტალაციის ვარიანტებში, ხდის მათ მორგებას მცირე სივრცის გადამამუშავებელ ობიექტებშიც კი. ულტრაბგერითი პროცესორები დამონტაჟებულია მთელ მსოფლიოში წვრილ ქიმიაში, ნავთობქიმიაში და ნანომასალების წარმოების ობიექტებში.

პარტია და ინლაინ

Hielscher sonochemical აღჭურვილობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სერიული და უწყვეტი ნაკადის დამუშავებისთვის. ულტრაბგერითი სურათების დამუშავება იდეალურია პროცესის ტესტირებისთვის, ოპტიმიზაციისთვის და მცირე და საშუალო ზომის წარმოებისთვის. მასალების დიდი მოცულობის წარმოებისთვის, შიდა დამუშავება შეიძლება უფრო მომგებიანი იყოს. უწყვეტი შიდა შერევის პროცესი მოითხოვს დახვეწილ კონფიგურაციას – შედგება ტუმბოს, შლანგების ან მილებისა და ავზებისგან - მაგრამ ის არის ძალიან ეფექტური, სწრაფი და მნიშვნელოვნად ნაკლებ შრომას მოითხოვს. Hielscher Ultrasonics-ს აქვს ყველაზე შესაფერისი სონოქიმიური კონფიგურაცია თქვენი სონოსინთეზის რეაქციის, დამუშავების მოცულობისა და მიზნებისთვის.

ულტრაბგერითი ზონდები და რეაქტორები MgH2 ჰიდროლიზისთვის ნებისმიერი მასშტაბით

Hielscher Ultrasonics-ის პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს ულტრაბგერითი პროცესორების სრულ სპექტრს კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი აპარატებიდან სკამზე და საპილოტე სისტემებამდე სრულად ინდუსტრიულ ულტრაბგერით პროცესორებამდე, სატვირთო მანქანების საათში დამუშავების შესაძლებლობით. პროდუქციის სრული ასორტიმენტი საშუალებას გვაძლევს შემოგთავაზოთ ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი თქვენი პროცესის სიმძლავრისა და წარმოების მიზნებისთვის.
ულტრაბგერითი სკამების სისტემები იდეალურია ტექნიკურ-ეკონომიკური ტესტირებისთვის და პროცესის ოპტიმიზაციისთვის. დადგენილ პროცესის პარამეტრებზე დაფუძნებული ხაზოვანი მასშტაბირება ძალიან აადვილებს გადამამუშავებელი სიმძლავრეების გაზრდას პატარა ლოტებიდან სრულად კომერციულ წარმოებამდე. მასშტაბის გაზრდა შეიძლება განხორციელდეს ან უფრო ძლიერი ულტრაბგერითი დანადგარის დაყენებით ან რამდენიმე ულტრაბგერითი აპარატის პარალელურად დაჯგუფებით. UIP16000-ით Hielscher გთავაზობთ ყველაზე მძლავრ ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორის მთელ მსოფლიოში.

ზუსტად კონტროლირებადი ამპლიტუდები ოპტიმალური შედეგებისთვის

ყველა Hielscher ულტრაბგერითი არის ზუსტად კონტროლირებადი და ამით საიმედო სამუშაო ცხენები წარმოებაში. ამპლიტუდა არის პროცესის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც გავლენას ახდენს სონოქიმიური რეაქციების ეფექტურობასა და ეფექტურობაზე. ყველა Hielscher Ultrasonics პროცესორი იძლევა ამპლიტუდის ზუსტი დაყენების საშუალებას. Sonotrodes და Booster Horns არის აქსესუარები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ამპლიტუდა კიდევ უფრო ფართო დიაპაზონში. Hielscher სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ მიაწოდონ ძალიან მაღალი ამპლიტუდები და მიაწოდონ საჭირო ულტრაბგერითი ინტენსივობა მომთხოვნი აპლიკაციებისთვის. 200 μm-მდე ამპლიტუდის ადვილად გაშვება შესაძლებელია 24/7 მუშაობისას.
ზუსტი ამპლიტუდის პარამეტრები და ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების მუდმივი მონიტორინგი ჭკვიანი პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით გაძლევთ შესაძლებლობას დამუშავდეთ თქვენი რეაგენტები ყველაზე ეფექტური ულტრაბგერითი პირობებით. ოპტიმალური გაჟონვა ქიმიური კონვერტაციის შესანიშნავი მაჩვენებლისთვის!
Hielscher ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობებში და მომთხოვნ გარემოში. ეს ხდის Hielscher-ის ულტრაბგერით მოწყობილობას საიმედო სამუშაო ინსტრუმენტად, რომელიც აკმაყოფილებს თქვენი ქიმიური პროცესის მოთხოვნებს.

Უმაღლესი ხარისხი – შექმნილია და დამზადებულია გერმანიაში

როგორც საოჯახო და საოჯახო ბიზნესი, Hielscher პრიორიტეტს ანიჭებს უმაღლესი ხარისხის სტანდარტებს მისი ულტრაბგერითი პროცესორებისთვის. ყველა ულტრაბგერითი დაპროექტებულია, დამზადებულია და საფუძვლიანად ტესტირება ჩვენს სათაო ოფისში ტელტოვში, ბერლინთან, გერმანიაში. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აღჭურვილობის სიმტკიცე და საიმედოობა მას სამუშაო ცხენად აქცევს თქვენს წარმოებაში. 24/7 მუშაობა სრული დატვირთვით და მომთხოვნი გარემოში არის Hielscher-ის მაღალი ხარისხის მიქსერების ბუნებრივი მახასიათებელი.
Hielscher Ultrasonics სამრეწველო ულტრაბგერითი პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდის მიწოდება. 200 μm-მდე ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას. კიდევ უფრო მაღალი ამპლიტუდებისთვის ხელმისაწვდომია მორგებული ულტრაბგერითი სონოტროდები.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: