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, მგმ₂, 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 G მგჰ₂
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-ის წონის საფუძველზე“.
შედეგებმა ცხადყო, რომ ულტრაბგერითი აძლიერებს MgH2– ის ჰიდროლიზის რეაქციას რეაქციის სიჩქარის მუდმივად გაზრდის გამო რადიკალების წარმოქმნისა და Mg (OH) 2 – ის პასიური ფენის აქერცვლაზე არარეაგირებულ MgH2– ზე დიდი ძირეული ძალის 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 დარბევა

ულტრაბგერითი დისპერსია და სველი დაფქვა არის ძალიან ეფექტური ტექნიკა ნანო ზომის ნაწილაკების და კრისტალების წარმოებისთვის, ძალიან ვიწრო განაწილების მრუდით. მაგნიუმის ჰიდრიდის ნანო ზომაში თანაბრად დაშლით, აქტიური ზედაპირის ფართობი მნიშვნელოვნად ფართოვდება. გარდა ამისა, sonication ხსნის პასიური ფენებს და ზრდის მასის გადაცემას უმაღლესი ქიმიური კონვერსიის სიჩქარისთვის. ულტრაბგერითი ფრეზირება, დარბევა, დეაგლომერაცია და ნაწილაკების ზედაპირის გაწმენდა აჭარბებს სხვა წისქვილის ტექნიკას ეფექტურობით, საიმედოობითა და სიმარტივით

ულტრაბგერითი სველი წნევა და დაშლა არის ნაწილაკების ზომის შემცირების უაღრესად ეფექტური მეთოდი, 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

Sonochemistry – ელექტროენერგიის ექოსკოპიის 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-დაფქვა/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 ზომის დაბეჭდვა, ისევე როგორც მათი მრავალფეროვნება ინსტალაციის ვარიანტებში, ქმნის მათ მცირე სივრცის დამუშავების ობიექტებშიც კი. ულტრაბგერითი პროცესორები დამონტაჟებულია მსოფლიოში წვრილ ქიმიაში, ნავთობქიმიასა და ნანო მასალის წარმოებაში.

Batch და Inline

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 ეს არის ძალიან ეფექტური, სწრაფი და მნიშვნელოვნად ნაკლებ შრომას მოითხოვს. Hielscher Ultrasonics– ს აქვს ყველაზე შესაფერისი სონოქიმიური დაყენება თქვენი სონოსინთეზის რეაქციის, მოცულობის დამუშავებისა და მიზნების მისაღწევად.

ულტრაბგერითი ზონდები და რეაქტორები MgH2 ჰიდროლიზისთვის ნებისმიერ მასშტაბში

Hielscher Ultrasonics პროდუქციის ასორტიმენტი მოიცავს ულტრაბგერითი პროცესორების სრულ სპექტრს კომპაქტური ლაბორატორიული ულტრაბგერითი დამონტაჟებით და საპილოტე სისტემებით დამთავრებული საწარმოო ულტრაბგერითი პროცესორებით, საათში სატვირთო დატვირთვების დამუშავებით. პროდუქციის სრული ასორტიმენტი საშუალებას გვაძლევს შემოგთავაზოთ ყველაზე შესაფერისი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი თქვენი პროცესის მოცულობისა და წარმოების მიზნებისათვის.
ულტრაბგერითი სკამების სისტემები იდეალურია ტექნიკურ-ეკონომიკური დასაბუთებისთვის და პროცესის ოპტიმიზაციისთვის. ხაზოვანი მასშტაბის დამყარება დამყარებული პროცესის პარამეტრებზე დაყრდნობით, ძალზე მარტივს გადამამუშავებელი შესაძლებლობების გაზრდას მცირედიდან სრულ კომერციულ წარმოებამდე. მასშტაბის გაზრდა შეიძლება გაკეთდეს უფრო მძლავრი ულტრაბგერითი აპარატის დაყენებით ან პარალელურად რამდენიმე ულტრაბგერითი დამონტაჟებით. UIP16000– ით Hielscher გთავაზობთ მსოფლიოში ყველაზე ძლიერ ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორს.

ზუსტად კონტროლირებადი ამპლიტუდები ოპტიმალური შედეგების მისაღწევად

Hielscher– ის ულტრაბგერითი კონტროლირებადი და ამავდროულად საიმედო სამუშაო ცხენებია. ამპლიტუდა პროცესის ერთ – ერთი გადამწყვეტი პარამეტრია, რომელიც გავლენას ახდენს სონოქიმიური რეაქციების ეფექტურობაზე 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 ამპლიტუდა შეიძლება ადვილად იყოს გაშვებული 24/7 მუშაობისას.
ამპლიტუდის ზუსტი პარამეტრები და ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების მუდმივი მონიტორინგი გონივრული პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით საშუალებას გაძლევთ უმკურნალოთ რეაგენტებს ყველაზე ეფექტური ულტრაბგერითი პირობებით. ოპტიმალური დამუშავება შესანიშნავი ქიმიური კონვერტაციის 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 გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს: