Hidrură de magneziu de dimensiuni nanometrice ca stocare eficientă a hidrogenului

Sonicare se aplică hidrurii de magneziu pentru a accelera hidroliza hidrurii de magneziu pentru a spori generarea de hidrogen. În plus, hidrură de magneziu nanostructurată ultrasonically, adică nanoparticule MgH2, arată o capacitate îmbunătățită de stocare a hidrogenului.

Hidrură de magneziu pentru stocarea hidrogenului

Hidrura de magneziu poate fi sintetizată eficient și ieftin prin hidroliză cu ultrasuneteHidrură de magneziu, mgH2, a atras atenția pe scară largă ca opțiune pentru stocarea hidrogenului. Principalele beneficii sunt resursele sale abundente, performanța ridicată, greutatea redusă, costul redus și siguranța. În comparație cu alte hidruri utilizabile pentru stocarea hidrogenului, MgH2 are cele mai mari densități de stocare a hidrogenului, cu până la 7,6% în greutate. Hidrogenul poate fi stocat în Mg sub formă de hidruri metalice pe bază de Mg. Procesul de sinteză a MgH2 este cunoscut sub numele de chemizorpție disociativă. O metodă comună de a produce hidrură metalică pe bază de Mg din Mg și H2 este formarea la o temperatură de 300-400 ° C și o presiune a hidrogenului de 2,4-40 MPa. Ecuația de formare este următoarea: Mg + H2 • mgH2
Tratamentul termic ridicat vine cu efecte semnificative de degradare a hidrurilor, cum ar fi recristalizarea, segregarea fazelor, aglomerarea nanoparticulelor etc. În plus, temperaturile și presiunile ridicate fac formarea MgH2 consumatoare de energie, complexă și, prin urmare, costisitoare.

Cerere de informatie





MultiSonoReactor MSR-4 pentru sonicare cu debit mare de hidrură de magneziu

MultiSonoReactor MSR-4 pentru sonicare cu debit mare de hidrură de magneziu

Hidroliza cu ultrasunete a hidridei de magneziu

Hiroi et al. (2011) a demonstrat că sonicare de nano-particule MgH2 și nanofibre intensificat reacția de hidroliză MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. În acest studiu, nanofibrele MgH2 au prezentat capacitatea maximă de stocare a hidrogenului de 14,4% masă la temperatura camerei. În plus, cercetătorii au demonstrat că o combinație de sonicare și hidroliză MgH2 este considerabil eficientă pentru generarea eficientă a hidrogenului fără încălzire și adăugarea oricărui agent chimic. Ei au descoperit, de asemenea, că ultrasunetele de joasă frecvență au fost cea mai eficientă metodă pentru a obține o rată de conversie ridicată. Rata de hidroliză la sonicare de joasă frecvență "a atins până la 76% în ceea ce privește gradul de reacție la 7,2 ks la o frecvență ultrasonică de 28 kHz. Această valoare a fost de peste 15 ori mai mare decât valoarea obținută în cazul probei non-sonicate, indicând o densitate echivalentă a hidrogenului de 11,6% masă pe baza greutății MgH2.
Rezultatele au arătat că ultrasunetele vor spori reacția de hidroliză a MgH2 prin creșterea constantei ratei de reacție datorită generării de radicali și exfolierea stratului pasiv de Mg(OH)2 peste MgH2 nereacționat datorită generării de forțe mari de forfecare. (Hiroi et al. 2011)

Problemă: Hidroliza lentă a hidridei de magneziu

Promovarea hidrolizei hidrurii de magneziu prin măcinare cu bile, tratarea apei calde sau aditivi chimici au fost investigate, dar nu s-a constatat că sporesc rata de conversie chimică într-un mod semnificativ. În ceea ce privește adăugarea de substanțe chimice, aditivii chimici, cum ar fi agenții tampon, chelatorii și schimbătorii de ioni, care au ajutat la prevenirea formării unui strat pasivant de Mg (OH) 2, au produs impurități în procesul de ciclu post-Mg.

Soluție: Dispersarea cu ultrasunete a hidridei de magneziu

Dispersarea cu ultrasunete și frezarea umedă este o tehnică extrem de eficientă pentru a produce particule și cristale nano-dimensionate cu o curbă de distribuție foarte îngustă. Prin dispersarea hidrură de magneziu uniform în nano-dimensiune, suprafața activă devine semnificativ extinsă. În plus, sonicare elimină straturile passivating și crește transferul de masă pentru rate superioare de conversie chimică. Frezare cu ultrasunete, dispersare, deaglomerare și curățarea suprafeței particulelor excelează alte tehnici de frezare în eficiență, fiabilitate și simplitate.

Ultrasonicator UIP1000hdT este un dispersor puternic pentru scară de producție de dimensiuni medii.

Sonicator UIP1000hdT pentru prelucrarea continuă în linie a hidrurii de magneziu

Frezarea și dispersarea cu ultrasunete este o metodă extrem de eficientă pentru reducerea dimensiunii particulelor, de exemplu hidrură de magneziu

Frezarea și dispersarea umedă cu ultrasunete este o metodă foarte eficientă pentru reducerea dimensiunii particulelor, de exemplu, de hidrură de magneziu

Hidrură de magneziu nanostructurată ca stocare îmbunătățită a hidrogenului

S-a dovedit științific că hidrurile de magneziu cu nanostructurare sunt o strategie eficientă care permite îmbunătățirea simultană a proprietăților termodinamice și cinetice de ab/desorbție ale MgH2. Structurile pe bază de magneziu de dimensiuni nanometrice / nanostructurate, cum ar fi nanoparticulele și nanofibrele de MgH2, pot fi îmbunătățite în continuare prin reducerea dimensiunii particulelor și granulelor, reducând astfel entalpia ΔH de formare a hidrurilor. Calculele au arătat că bariera de reacție pentru descompunerea MgH2 de dimensiuni nano a fost remarcabil mai mică decât cea a MgH2 în vrac, indicând faptul că ingineria nanostructurii MgH2 este favorabilă termodinamic și cinetic performanței îmbunătățite. (cf. Ren et al., 2023)

Ultrasonically nanostructurat hidrură de magneziu oferă un echilibru energetic îmbunătățit pentru absorbția hidrogenului și desorbția vrac MgH2

Compararea barierelor energetice pentru absorbția și desorbția hidrogenului a MgH2 în vrac și a MgH2 ultrafin nanostructurat.
(studiu și grafic: ©Zhang și colab., 2020)

Nanodimensionarea cu ultrasunete și nanostructurarea hidrurii de magneziu

Echipa de cercetare a Dr. Andreeva a investigat efectele benefice ale sonicare asupra nanostructurarea metalelor și mineralelor, cum ar fi magneziulNanostructurarea cu ultrasunete este o tehnică extrem de eficientă care permite schimbarea termodinamicii hidrurii de magneziu fără a afecta capacitatea de hidrogen. Nanoparticulele ultrafine de MgH2 prezintă o capacitate de desorbție a hidrogenului semnificativ îmbunătățită. Nano-dimensionarea hidrurii de magneziu este o modalitate de a reduce semnificativ temperatura de ab-/desorbție a hidrogenului și de a crește rata de re/dehidrogenare a MgH2, datorită introducerii defectelor, scurtării căilor de difuzie a hidrogenului, creșterii situsurilor de nucleație și destabilizării legăturii Mg-H.
Un tratament sonochimic simplu oferă posibilitatea formării hidrurilor cu energie redusă, în special în cazul tratamentului cu particule de magneziu. De exemplu, Baidukova et al. (2026) au demonstrat posibilitatea de a forma hidruri cu energie redusă într-o matrice poroasă de hidroxid de magneziu-magneziu prin intermediul tratamentului sonochimic al particulelor de magneziu în suspensii apoase.

Hidrură nano-magneziu sintetizată sonochimic pentru stocarea eficientă a hidrogenului

Nanoparticulele de hidrură de magneziu pregătite ultrasonically ating reversibilitatea temperaturii ambiante de 6,7 wt% stocarea reversibilă a hidrogenului
Utilizarea hidrurilor de metale ușoare ca purtători pentru stocarea hidrogenului este o abordare promițătoare pentru stocarea sigură și eficientă a hidrogenului. O hidrură metalică specială, hidrura de magneziu (MgH2), a câștigat un interes semnificativ datorită conținutului ridicat de hidrogen și abundenței de magneziu în natură. Cu toate acestea, MgH2 în vrac are dezavantajul de a fi stabil, eliberând hidrogen doar la temperaturi foarte ridicate, de peste 300 ° C. Acest lucru este nepractic și ineficient pentru aplicațiile legate de stocarea hidrogenului.
Zhang et al. (2020) au investigat posibilitatea stocării reversibile a hidrogenului la temperatura ambiantă prin crearea de nanoparticule ultrafine de MgH2. Ei au folosit sonicare pentru a iniția un proces de metateză, care este efectiv un proces dublu de descompunere. Sonicare a fost aplicat la o suspensie constând în lichide și solide, cu scopul de a crea nanoparticule. Aceste nanoparticule, fără structuri suplimentare de schelă, au fost produse cu succes cu dimensiuni predominant în jur de 4-5 nm. Pentru aceste nanoparticule, y a măsurat o capacitate reversibilă de stocare a hidrogenului de 6,7% în greutate la 30 ° C, o realizare semnificativă care nu a fost demonstrată înainte. Acest lucru a fost posibil prin destabilizarea termodinamică și reducerea barierelor cinetice. Nanoparticulele goale au prezentat, de asemenea, un comportament stabil și rapid de ciclu al hidrogenului în timpul a 50 de cicluri la 150 ° C, o îmbunătățire notabilă în comparație cu MgH2 în vrac. Aceste constatări prezintă sonicare ca tratament potențial care duce la o eficiență mai mare a MgH2 pentru stocarea hidrogenului.
(cf. Zhang et al. 2020)

Ultrasonically dispersate particule hidrură de magneziu prezintă distribuție nano-dimensiune. MgH2 de dimensiuni nanometrice prezintă proprietăți îmbunătățite de stocare a hidrogenului.

Distribuția dimensiunii particulelor ultrafin MgH2 preparat după sonicare.
(studiu și grafic: ©Zhang și colab., 2020)

Tratamentul cu ultrasunete hidrură de magneziu

  • o reacție mai rapidă
  • Rată de conversie mai mare
  • MgH2 nanostructurat
  • Îndepărtarea straturilor passivating
  • Reacție mai completă
  • a crescut de transfer de masă
  • randamente mai mari
  • Sorbție îmbunătățită a hidrogenului
Celulă de flux cu ultrasunete pentru frezarea inline și nanodimensionarea hidrurii de magneziu. MgH2 de dimensiuni nanometrice prezintă capacități îmbunătățite de stocare a hidrogenului.

Reactor de sticlă cu ultrasunete pentru nanostructurarea inline a suspensiilor MgH2

 

Cerere de informatie





Ultrasonicators de înaltă performanță pentru tratamentul hidrurii de magneziu

Sonochemistry – aplicarea ultrasunetelor de putere la reacțiile chimice – este o tehnologie de procesare fiabilă, care facilitează și accelerează sintezele, reacțiile catalitice și alte reacții hetergene. Hielscher Ultrasonics portofoliu acoperă întreaga gamă de la ultrasonicators de laborator compact la sisteme sonochimice industriale pentru toate tipurile de aplicații chimice, ar fi hidroliza hidrurii de magneziu și nano-frezare / nano-structurare. Acest lucru ne permite la Hielscher pentru a vă oferi cel mai potrivit ultrasonicator pentru procesul MgH2 preconizat. Personalul nostru cu experiență îndelungată vă va ajuta de la testele de fezabilitate și optimizarea procesului la instalarea sistemului cu ultrasunete la nivelul final de producție.
Mici picior-imprimare de omogenizatoare noastre cu ultrasunete, precum și versatilitatea lor în opțiunile de instalare le face să se potrivească chiar și în facilități de prelucrare spațiu mic. Procesoare cu ultrasunete sunt instalate la nivel mondial în chimie fină, petro-chimie, și facilități de producție nano-materiale.

Lot și în linie

Hielscher sonochemical equipmment poate fi utilizat pentru lot și flux continuu de prelucrare. Prelucrarea loturilor cu ultrasunete este ideală pentru testarea procesului, optimizarea și nivelul de producție mic până la mijlociu. Pentru o producție de volume mari de materiale, prelucrarea în linie ar putea fi mai avantajoasă. Un proces continuu de amestecare în linie necesită o configurare sofisticată – constând într-o pompă, furtunuri sau conducte și rezervoare -, dar este foarte eficient, rapid și necesită semnificativ mai puțină muncă. Hielscher Ultrasonics are cel mai potrivit setup sonochimice pentru reacția dumneavoastră sono-sinteză, volumul de prelucrare și obiective.

Sonde cu ultrasunete și reactoare pentru hidroliză MgH2 la orice scară

UIP4000hdT flux de celule pentru sonicare inline pe scară industrialăHielscher Ultrasonics gama de produse acoperă întregul spectru de procesoare cu ultrasunete de la ultrasonicators de laborator compact peste bench-top și sisteme pilot la procesoare cu ultrasunete complet industriale, cu capacitatea de a procesa camioane pe oră. Gama completă de produse ne permite să vă oferim cel mai potrivit omogenizator cu ultrasunete pentru capacitatea de proces și obiectivele de producție.
Sistemele cu ultrasunete benchtop sunt ideale pentru testarea fezabilității și optimizarea procesului. Extinderea liniară pe baza parametrilor de proces stabiliți face foarte ușoară creșterea capacităților de prelucrare de la loturi mai mici la producția pe deplin comercială. Up-scalare se poate face fie prin instalarea unei unități cu ultrasunete mai puternice sau gruparea mai multor ultrasonicators în paralel. Cu UIP16000, Hielscher oferă cel mai puternic omogenizator cu ultrasunete din întreaga lume.

Amplitudini controlabile precise pentru rezultate optime

Toate ultrasonicators Hielscher sunt exact controlabile și, prin urmare, cai de lucru de încredere în producție. Amplitudinea este unul dintre parametrii cruciali ai procesului care influențează eficiența și eficacitatea reacțiilor sonochimice Procesoarele industriale Hielscher din seria hdT pot fi operate confortabil și ușor de utilizat prin telecomanda browserului. Toate procesoarele Hielscher Ultrasonics permit setarea precisă a amplitudinii. Sonotrodes și coarnele de rapel sunt accesorii care permit modificarea amplitudinii într-o gamă și mai largă. Hielscher procesoare industriale cu ultrasunete pot livra amplitudini foarte mari și să furnizeze intensitatea ultrasonică necesară pentru aplicații exigente. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7.
Setările precise de amplitudine și monitorizarea permanentă a parametrilor procesului cu ultrasunete prin intermediul software-ului inteligent vă oferă posibilitatea de a trata reagants cu cele mai eficiente condiții cu ultrasunete. Sonicare optimă pentru o rată de conversie chimică remarcabilă!
Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante. Acest lucru face echipamentul cu ultrasunete Hielscher un instrument de lucru fiabil care îndeplinește cerințele procesului chimic.

Cea mai înaltă calitate – Proiectat și fabricat în Germania

Ca o afacere de familie și de familie, Hielscher acordă prioritate celor mai înalte standarde de calitate pentru procesoarele sale cu ultrasunete. Toate ultrasonicators sunt proiectate, fabricate și testate temeinic în sediul nostru din Teltow lângă Berlin, Germania. Robustețea și fiabilitatea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher îl fac un cal de lucru în producția dumneavoastră. Funcționarea 24/7 sub sarcină maximă și în medii solicitante este o caracteristică naturală a mixerelor de înaltă performanță Hielscher.
Hielscher Ultrasonics procesoare cu ultrasunete industriale pot livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lotDebitAparate recomandate
1 la 500mL10 până la 200 ml / minUP100H
10 la 2000ml20 până la 400ml / minUf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L0.2 4L / minUIP2000hdT
10 100L2 până la 10L / minUIP4000hdT
De la 15 la 150LDe la 3 la 15L/minUIP6000hdT
N / A.10 la 100L / minUIP16000
N / A.mai maregrup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe



Ce trebuie să știți

Avantajele hidridei Magnensium pentru stocarea hidrogenului

  • Ideal, echilibrat gravimetric
  • Densitate energetică volumetrică superioară
  • ieftin
  • Disponibil din abundență
  • Ușor de manevrat (chiar și în aer)
  • Este posibilă reacția directă cu apa
  • Cinetica reacției poate fi adaptată pentru aplicații specifice
  • Reacție ridicată și siguranța produsului
  • Non-toxic și sigur de utilizat
  • Ecologice

Ce este Hidrură de magneziu?

Hidrură de magneziu (mgH2; de asemenea, cunoscut sub numele de dihidrură de magneziu) are o structură tetragonală și prezintă forma unui cristal cub incolor sau pulbere off-white. Este folosit ca o sursă de hdyrogen pentru baterii de combustibil sub 10.000W. Cantitatea de hidrogen care este eliberat de apă este mai mare de 14,8wt%, care este semnificativ mai mare decât cantitatea de hidrogen eliberat printr-un rezervor de stocare a hidrogenului de înaltă presiune gaz (70MPa,~ 5.5wt%) și materiale de stocare a hidrogenului din metale grele (<2wt%). În plus, hidrura de magneziu este sigură și extrem de eficientă, ceea ce o transformă într-o tehnologie promițătoare pentru stocarea eficientă a hidrogenului. Hidroliza hidrurii de magneziu este utilizată ca sistem de alimentare cu hidrogen în celulele de combustibil cu membrană schimbătoare de protoni (PEMFC), care îmbunătățesc semnificativ densitatea energetică a sistemului. Sistemele de baterii cu combustibil solid / semi-solid Mg-H cu densitate mare de energie sunt, de asemenea, în curs de dezvoltare. Avantajul lor promițător este o densitate de energie de 3-5 ori mai mare decât cea a bateriilor litiu-ion.
Sinonime: dihidrură de magneziu, hidrură de magneziu (grad de stocare a hidrogenului)
Utilizat ca material pentru stocarea hidrogenului
Formula moleculară: MgH2
Greutate moleculară: 26.32 Densitate: 1.45g / ml
Punct de topire:>250°C
Solubilitate: insolubilă în soluție organică normală


Hielscher Ultrasonics furnizează omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.

Ultrasonics de înaltă performanță! Gama de produse Hielscher acoperă întregul spectru de la ultrasonicator de laborator compact peste banc-top unități la sisteme cu ultrasunete complet industriale.

 

Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.