Наноразмерный гидрид магния как эффективное хранение водорода

Обработка ультразвуком применяется к гидриду магния с целью ускорения гидролиза гидрида магния для усиления генерации водорода. Кроме того, ультразвуковой наноструктурированный гидрид магния, то есть наночастицы MgH2, демонстрируют улучшенную способность накапливать водород.

Гидрид магния для хранения водорода

Гидрид магния может быть эффективно и недорого синтезирован с помощью ультразвукового гидролизаГидрид магния, МгГ2, привлекла широкое внимание как вариант для хранения водорода. Основными преимуществами являются его обильный ресурс, высокая производительность, легкий вес, низкая стоимость и безопасность. По сравнению с другими гидридами, используемыми для хранения водорода, MgH2 Имеет самую высокую плотность хранения водорода до 7,6 мас.%. Водород может храниться в Mg в виде гидридов металлов на основе Mg. Процесс синтеза MgH2 известен как диссоциативная хемосорбция. Распространенным методом получения металлогидрида на основе магния из Mg и H2 является образование при температуре 300–400 ° C и давлении водорода 2,4–40 МПа. Уравнение формирования выглядит следующим образом: Mg + H2 ⇌ Мг2
Высокотемпературная обработка сопровождается значительными эффектами деградации гидридов, такими как рекристаллизация, фазовая сегрегация, агломерация наночастиц и т. Д. Кроме того, высокие температуры и давления делают образование MgH2 энергоемким, сложным и, следовательно, дорогостоящим.

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


MultiSonoReactor MSR-4 для обработки ультразвуком гидрида магния с большой пропускной способностью

MultiSonoReactor MSR-4 для обработки ультразвуком гидрида магния с большой пропускной способностью

Ультразвуковой гидролиз гидрида магния

Hiroi et al. (2011) продемонстрировали, что обработка ультразвуком наночастиц MgH2 и нановолокон интенсифицирует реакцию гидролиза MgH2 + 2H2O = Mg (OH) 2 + 2H2 + 277 кДж. В этом исследовании нановолокна MgH2 продемонстрировали максимальную емкость хранения водорода 14,4% по массе при комнатной температуре. Кроме того, исследователи продемонстрировали, что комбинация обработки ультразвуком и гидролиза MgH2 значительно эффективна для эффективного производства водорода без нагревания и добавления какого-либо химического агента. Они также обнаружили, что низкочастотный ультразвук является наиболее эффективным методом для получения высокой скорости преобразования. Скорость гидролиза при низкочастотной обработке ультразвуком «достигла 76% с точки зрения степени реакции при 7,2 кс при ультразвуковой частоте 28 кГц. Это значение было более чем в 15 раз больше, чем значение, полученное в случае образца, не обработанного ультразвуком, что указывает на эквивалентную плотность водорода 11,6% по массе на основе веса MgH2 ».
Результаты показали, что ультразвук усилит реакцию гидролиза MgH2 за счет увеличения постоянной скорости реакции из-за генерации радикалов и отшелушивания пассивного слоя Mg(OH)2 над неотредактированным MgH2 из-за генерации больших сил стрижки. (Хирои и др. 2011)

Проблема: Медленный гидролиз гидрида магния

Стимулирование гидролиза гидрида магния с помощью шарового измельчения, обработки горячей водой или химических добавок было исследовано, но не было обнаружено, что оно значительно повышает скорость химической конверсии. Что касается добавления химикатов, химические добавки, такие как буферные агенты, энтеросорбенты и иониты, которые помогали предотвратить образование пассивирующего слоя Mg(OH)2, производили примеси в процессе цикла после Mg.

Решение: Ультразвуковое рассеивание гидрида магния

Ультразвуковое рассеивание и влажное фрезеровое является высокоэффективным методом производства наноразмерных частиц и кристаллов с очень узкой кривой распределения. Равномерно рассеив гидрид магния в наноразмерах, активная площадь поверхности значительно увеличивается. Кроме того, sonication удаляет пассивирующие слои и увеличивает передачу массы для превосходных химических коэффициентов конверсии. Ультразвуковое фрезерование, рассеивание, деаггломерация и очистка поверхности частиц превосходят другие методы фрезерования в эффективности, надежности и простоте.

Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT является мощным диспергатором для среднего производственного масштаба.

Ультразвуковой аппарат UIP1000hdT для непрерывной inline обработки гидрида магния

Ультразвуковое измельчение и диспергирование является высокоэффективным методом уменьшения размера частиц, например, гидрида магния

Ультразвуковое влажное фрезеровое и рассеивание является высокоэффективным методом уменьшения размера частиц, например, гидрида магния

Наноструктурированный гидрид магния как улучшенное хранение водорода

Научно доказано, что наноструктурирование гидридов магния является эффективной стратегией, позволяющей одновременно усиливать термодинамические и кинетические свойства абсорбции / десорбции MgH2. Наноразмерные / наноструктурированные структуры на основе магния, такие как наночастицы MgH2 и нановолокна, могут быть дополнительно улучшены за счет уменьшения размера частиц и зерен, тем самым уменьшая энтальпию образования гидридов ΔH. Расчеты показали, что реакционный барьер для разложения наноразмерного MgH2 был значительно ниже, чем у объемного MgH2, что указывает на то, что наноструктурная инженерия MgH2 термодинамически и кинетически благоприятна для повышения производительности. (ср. Ren et al., 2023)

Ультразвуковой наноструктурированный гидрид магния обеспечивает улучшенный энергетический баланс для поглощения водорода и десорбции объемного MgH2

Сравнение энергетических барьеров для водородного поглощения и десорбции объемного MgH2 и наноструктурированного ультрадисперсного MgH2.
(исследование и график: ©Zhang et al., 2020)

Ультразвуковое наноизмерение и наноструктурирование гидрида магния

Исследовательская группа доктора Андреева исследовала благотворное влияние обработки ультразвуком на наноструктурирование металлов и минералов, таких как магнийУльтразвуковое наноструктурирование является высокоэффективным методом, который позволяет изменять термодинамику гидрида магния, не влияя на емкость водорода. Ультрадисперсные наночастицы MgH2 демонстрируют значительно улучшенную способность к десорбции водорода. Наноразмерный гидрид магния является способом значительного снижения температуры водорода ab-/десорбции и увеличения скорости повторного/дегидрирования MgH2 за счет введения дефектов, сокращения путей диффузии водорода, увеличения участков зародышеобразования и дестабилизации связей Mg–H.
Простая сонохимическая обработка обеспечивает возможность образования низкоэнергетических гидридов, особенно в случае обработки частиц магния. Например, Baidukova et al. (2026) продемонстрировали возможность образования низкоэнергетических гидридов в пористой магниево-магниевой гидроксидной матрице путем сонохимической обработки частиц магния в водных суспензиях.

Сонохимически синтезированный наногидрид магния для эффективного хранения водорода

Ультразвуковые наночастицы гидрида магния достигают обратимости температуры окружающей среды 6,7 мас.% обратимого хранения водорода
Использование гидридов легких металлов в качестве носителей для хранения водорода является перспективным подходом к безопасному и эффективному хранению водорода. Один конкретный гидрид металла, гидрид магния (MgH2), вызвал значительный интерес из-за высокого содержания водорода и обилия магния в природе. Однако объемный MgH2 имеет недостаток, заключающийся в том, что он стабилен, выделяя водород только при очень высоких температурах более 300 ° C. Это непрактично и неэффективно для приложений, связанных с хранением водорода.
Zhang et al. (2020) исследовали возможность обратимого хранения водорода при температуре окружающей среды путем создания ультрадисперсных наночастиц MgH2. Они использовали обработку ультразвуком для того, чтобы инициировать процесс метатезиса, который фактически является процессом двойного разложения. Обработка ультразвуком применялась к суспензии, состоящей из жидкости и твердых веществ, с целью создания наночастиц. Эти наночастицы, без каких-либо дополнительных структур каркаса, были успешно изготовлены с размерами преимущественно около 4-5 нм. Для этих наночастиц y измерил обратимую емкость хранения водорода 6,7 мас.% при 30 ° C , значительное достижение, которое ранее не было продемонстрировано. Это стало возможным благодаря термодинамической дестабилизации и уменьшению кинетических барьеров. Голые наночастицы также демонстрировали стабильное и быстрое циклическое поведение водорода в течение 50 циклов при 150 ° C, что является заметным улучшением по сравнению с объемным MgH2. Эти результаты представляют обработку ультразвуком как потенциальное лечение, ведущее к более высокой эффективности MgH2 для хранения водорода.
(ср. Zhang et al. 2020)

Ультразвуковые диспергированные частицы гидрида магния демонстрируют наноразмерное распределение. Наноразмерный MgH2 демонстрирует улучшенные свойства хранения водорода.

Распределение частиц по размерам ультратонкого MgH2, полученного после обработки ультразвуком.
(исследование и график: ©Zhang et al., 2020)

Ультразвуковая обработка гидридом магния

  • Быстрая реакция
  • Более высокий коэффициент конверсии
  • Наноструктурированный MgH2
  • Удаление пассивирующих слоев
  • Более полная реакция
  • увеличение массы передачи
  • Более высокие урожаи
  • Улучшенная гидрогенная сорбиция
Ультразвуковая проточная ячейка для поточного фрезерования и наноизмерения гидрида магния. Наноразмерный MgH2 демонстрирует улучшенную емкость хранения водорода.

Ультразвуковой стеклянный реактор для поточного наноструктурирования суспензий MgH2

 

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для лечения гидридом магния

Sonochemistry – применение ультразвука мощности к химическим реакциям – это надежная технология обработки, которая облегчает и ускоряет синтез, каталитические реакции и другие гетергенные реакции. Портфель Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до промышленных сонохимических систем для всех видов химических применений, таких как гидролиз гидрида магния и его наноизмельчение / наноструктурирование. Это позволяет нам в Hielscher предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой аппарат для предполагаемого процесса MgH2. Наш опытный персонал поможет вам от технико-экономических испытаний и оптимизации процесса до установки вашей ультразвуковой системы на конечном производственном уровне.
Небольшой отпечаток наших ультразвуковых гомогенизаторов, а также их универсальность в вариантах установки делают их пригодными даже для небольших помещений. Ультразвуковые процессоры устанавливаются по всему миру на предприятиях тонкой химии, петрохимии и производства наноматериалов.

Пакет и Inline

Сонохимическое оборудование Hielscher может использоваться для периодической и непрерывной проточной обработки. Ультразвуковая периодическая обработка идеально подходит для тестирования процессов, оптимизации и малого и среднего уровня производства. Для производства больших объемов материалов поточная обработка может быть более выгодной. Непрерывный поточный процесс смешивания требует сложной настройки – состоящий в насосе, шлангах или трубах и цистернах- но он высокоэффективный, быстрый и требует значительно меньше труда. Hielscher Ultrasonics имеет наиболее подходящую сонохимическую установку для вашей реакции соно-синтеза, объема обработки и целей.

Ультразвуковые зонды и реакторы для гидролиза MgH2 в любой шкале

UIP4000hdT потоковой ячейки для внеливой звукозации в промышленных масштабахАссортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с возможностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой гомогенизатор для ваших производственных мощностей и производственных целей.
Ультразвуковые системы скамейки идеально подходят для технико-экономического обоснования тестирования и оптимизации процессов. Линейное масштабирование, основанное на установленных параметрах процесса, позволяет очень легко увеличить перерабатывающие мощности от небольших лотов до полностью коммерческого производства. Масштабирование может быть сделано путем установки более мощного ультразвукового блока или кластеризации нескольких ультразвуковых средств параллельно. С UIP16000, Hielscher предлагает самый мощный ультразвуковой гомогенизатор во всем мире.

Точно управляемые амплитуды для оптимальных результатов

Все ultrasonicators Hielscher точно controllable и таким образом надежные лошади работы в продукции. Амплитуда является одним из важнейших параметров процесса, влияющих на эффективность и эффективность сонохимических реакций Промышленными процессорами Hielscher серии hdT можно удобно и удобно управлять с помощью пульта дистанционного управления через браузер. Все ультразвуковые процессоры Hielscher позволяют точно устанавливать амплитуду. Сонотроды и бустерные рупоры - это аксессуары, которые позволяют изменять амплитуду в еще более широком диапазоне. Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды и требуемую интенсивность ультразвука для требовательных приложений. Амплитуды до 200 мкм могут легко непрерывно работать в режиме 24/7.
Точные настройки амплитуды и постоянный мониторинг параметров ультразвукового процесса с помощью интеллектуального программного обеспечения дают вам возможность лечить ваши рейганты с наиболее эффективными ультразвуковыми условиями. Оптимальная соника для выдающегося химического коэффициента конверсии!
Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях и в сложных условиях. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным рабочим инструментом, отвечающим вашим требованиям к химическим процессам.

Наивысшее качество – Разработано и изготовлено в Германии

Как семейный и семейный бизнес, Hielscher отдает приоритет высочайшим стандартам качества для своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты разработаны, изготовлены и тщательно протестированы в нашей штаб-квартире в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных смесителей Hielscher.
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 мкм могут легко непрерывно работать в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
От 1 до 500 млОт 10 до 200 мл / минUP100H
От 10 до 2000 млОт 20 до 400 мл / минUf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000hdT
от 15 до 150 лот 3 до 15 л/минUIP6000hdT
не доступноОт 10 до 100 л / минUIP16000
не доступнобольшекластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых процессорах, приложениях и цене. Мы будем рады обсудить ваш процесс с Вами и предложить вам ультразвуковую систему, отвечая вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.

Литература / Ссылки



Полезные сведения

Преимущества магненезия гидрид для хранения водорода

  • Идеальный, сбалансированный гравиметрический
  • Превосходная объемная плотность энергии
  • недорогой
  • В изобилии
  • Простота в обращении (даже на воздухе)
  • Возможна прямая реакция с водой
  • Реакция кинетики могут быть адаптированы для конкретных приложений
  • Высокая реакция и безопасность продукции
  • Нетоксичен и безопасен в использовании
  • экологичность

Что такое гидрид магния?

Гидрид магния (МгГ2; также известный как дигидрид магния) имеет тетрагональной структуры и экспонатов в виде бесцветного кубического кристалла или небелого порошка. Он используется в качестве источника хирогена для топливных батарей ниже 10000 Вт. Количество водорода, высвобождаемого водой, превышает 14,8 вт%, что значительно превышает количество водорода, высвобождаемого через резервуар для хранения водорода высокого давления (70MPa, 5,5 вт%) и тяжелых металлических материалов для хранения водорода (<2 мас.%). Кроме того, гидрид магния безопасен и очень эффективен, что превращает его в перспективную технологию эффективного хранения водорода. Гидролиз гидрида магния используется в качестве системы подачи водорода в топливных элементах с протонообменной мембраной (PEMFC), которые значительно улучшают плотность энергии системы. Твердотопливные/полутвердые топливные аккумуляторные батареи Mg-H с высокой плотностью энергии также находятся в разработке. Их многообещающим преимуществом является плотность энергии в 3-5 раз выше, чем у литий-ионных аккумуляторов.
Синонимы: дигидрид магния, гидрид магния (класс хранения водорода)
Используется в качестве материала для хранения водорода
Молекулярная формула: MgH2
Молекулярный вес: 26,32 Плотность: 1,45 г / мл
Точка плавления:>250 градусов по Цельсию
Растворимость: нерастворимый в нормальном органическом растворе


Hielscher Ultrasonics поставляет высокоэффективные ультразвуковые гомогенизаторы от лабораторного до промышленного размера.

Высокоэффективный ультразвук! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр от компактного лабораторного ультразвукового аппарата до полностью промышленных ультразвуковых систем.

 

Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.