Hydrid horečnatý nanoveľkosti ako účinné skladovanie vodíka

Sonikácia sa aplikuje na hydrid horečnatý, aby sa urýchlila hydrolýza hydridu horečnatého na zvýšenie tvorby vodíka. Okrem toho, rozpúšťadle nanoštruktúrovaný hydrid horečnatý, tj MgH2 nanočastice, vykazujú zlepšenú kapacitu skladovania vodíka.

Hydrid horečnatý na skladovanie vodíka

Hydrid horečnatý môže byť efektívne a lacno synteiszovaný prostredníctvom ultrazvukovej hydrolýzyHydrid horečnatý, MgH2, pritiahla širokú pozornosť ako možnosť skladovania vodíka. Hlavnými výhodami sú jeho bohaté zdroje, vysoký výkon, nízka hmotnosť, nízke náklady a bezpečnosť. V porovnaní s inými hydridmi použiteľnými na skladovanie vodíka, MgH2 má najvyššiu hustotu skladovania vodíka až 7,6 hm. %. Vodík môže byť uložený v Mg vo forme hydridov kovov na báze Mg. Proces syntézy MgH2 je známy ako disociačná chemisorpcia. Bežnou metódou výroby hydridu kovov na báze Mg z Mg a H2 je tvorba pri teplote 300–400 °C a tlaku vodíka 2,4–40 MPa. Rovnica tvorby znie takto: Mg + H2 ⇌ MgH2
Vysoké tepelné spracovanie prichádza s významnými degradačnými účinkami hydridov, ako je rekryštalizácia, fázová segregácia, aglomerácia nanočastíc atď. Okrem toho vysoké teploty a tlaky spôsobujú, že tvorba MgH2 je energeticky náročná, zložitá a tým aj nákladná.

Žiadosť o informácie





MultiSonoReactor MSR-4 pre veľkú priepustnosť ultrazvukom hydridu horečnatého

MultiSonoReactor MSR-4 pre veľkú priepustnosť ultrazvukom hydridu horečnatého

Ultrazvuková hydrolýza hydridu horečnatého

Hiroi et al. (2011) preukázali, že ultrazvukom nanočastíc MgH2 a nanovlákien zintenzívnila hydrolytickú reakciu MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. V tejto štúdii nanovlákna MgH2 vykazovali maximálnu kapacitu skladovania vodíka 14,4 hmotnostných % pri izbovej teplote. Okrem toho výskumníci preukázali, že kombinácia ultrazvukom a hydrolýzy MgH2 je značne účinná pre efektívnu výrobu vodíka bez zahrievania a pridávania akéhokoľvek chemického činidla. Zistili tiež, že nízkofrekvenčný ultrazvuk bol najefektívnejšou metódou na získanie vysokej miery konverzie. Rýchlosť hydrolýzy pri nízkofrekvenčnej ultrazvukom "dosiahla až 76%, pokiaľ ide o stupeň reakcie pri 7,2 ks pri ultrazvukovej frekvencii 28 kHz. Táto hodnota bola viac ako 15-násobkom hodnoty získanej v prípade vzorky bez sonikácie, čo naznačuje ekvivalentnú hustotu vodíka 11,6 hmotnostných % na základe hmotnosti MgH2."
Výsledky odhalili, že ultrazvuk zvýši hydrolýzu reakcie MgH2 zvýšením reakčnej rýchlosti konštantnej v dôsledku tvorby radikálov a exfoliácie pasívnej vrstvy Mg(OH)2 nad nereagované MgH2 v dôsledku tvorby veľkých strihových síl. (Hiroi a kol. 2011)

Problém: Pomalá hydrolýza hydridu horečnatého

Skúmala sa podpora hydrolýzy hydridu horečnatého prostredníctvom guľového mletia, úpravy horúcej vody alebo chemických prísad, ale nezistilo sa, že by významným spôsobom zvýšila rýchlosť chemickej konverzie. Pokiaľ ide o pridávanie chemikálií, chemické prísady, ako sú tlmivé činidlá, chelátory a iónomeniče, ktoré pomohli zabrániť tvorbe pasivačnej vrstvy Mg(OH)2, produkovali nečistoty v procese post-Mg cyklovania.

Riešenie: Ultrazvukový rozptyľuje hydrid horečnatý

Ultrazvukový rozptyľuje a mokré frézovanie je vysoko efektívna technika na výrobu nano-veľké častice a kryštály s veľmi úzkou distribučnou krivkou. Rovnomerným rozptyľovaním hydridu horečnatého v nano-veľkosti sa aktívna plocha výrazne zväčšuje. Okrem toho ultrazvukom odstraňuje pasivačné vrstvy a zvyšuje prenos hmoty pre vynikajúce chemické konverzné pomery. Ultrazvukové frézovanie, rozptyľuje, deagglomeration a čistenie povrchu častíc vyniká iné frézovanie techniky v účinnosti, spoľahlivosti a jednoduchosti.

Ultrasonicator UIP1000hdT je silný disperátor pre stredne veľkú výrobnú stupnicu.

Sonikátor UIP1000hdT na kontinuálne inline spracovanie hydridu horečnatého

Ultrazvukové frézovanie a rozptyľovanie je vysoko efektívna metóda na zníženie veľkosti častíc, napr. hydrid horečnatý

Ultrazvukové mokré frézovanie a rozptyľuje je vysoko účinná metóda na zníženie veľkosti častíc, napr.

Nanoštruktúrovaný hydrid horečnatý ako zlepšené skladovanie vodíka

Hydridy horčíka nanoštruktúrované boli vedecky dokázané ako účinná stratégia, ktorá umožňuje súčasne zvýšiť ab/de-sorpčné termodynamické a kinetické vlastnosti MgH2. Štruktúry na báze horčíka nanoveľkosti/nanoštruktúry, ako sú nanočastice MgH2 a nanovlákna, možno ďalej posilniť znížením veľkosti častíc a zŕn, čím sa zníži ich tvorba hydridov entalpia ΔH. Výpočty odhalili, že reakčná bariéra pre rozklad nano-veľkosti MgH2 bola pozoruhodne nižšia ako bariéra pre objem MgH2, čo naznačuje, že nanoštruktúrne inžinierstvo MgH2 je termodynamicky a kineticky priaznivé pre zvýšený výkon. (porov. Ren et al., 2023)

Rozpúšťadle nanoštruktúrovaný hydrid horečnatý ponúka zlepšenú energetickú bilanciu pre absorpciu vodíka a desorpciu objemu MgH2

Porovnanie energetických bariér pre absorpciu vodíka a desorpciu sypkého MgH2 a ultrajemného MgH2 s nanoštruktúrou.
(štúdia a graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvukové nanoveľkosti a nanoštruktúrovanie hydridu horečnatého

Výskumný tím Dr. Andreeva skúmal priaznivé účinky ultrazvukom na nanoštruktúrujúce kovy a minerály, ako je horčíkUltrazvuková nanoštruktúra je vysoko účinná technika, ktorá umožňuje zmeniť termodynamiku hydridu horečnatého bez ovplyvnenia vodíkovej kapacity. Ultrajemné nanočastice MgH2 vykazujú výrazne zlepšenú desorpčnú kapacitu vodíka. Nano-dimenzovanie hydridu horečnatého je spôsob, ako výrazne znížiť teplotu vodíka ab-/de-sorpcie a zvýšiť rýchlosť re/dehydrogenácie MgH2 v dôsledku zavedenia defektov, skrátenia dráh difúzie vodíka, zvýšenia nukleačných miest a destabilizácie väzby Mg–H.
Jednoduché sonochemické ošetrenie poskytuje možnosť tvorby nízkoenergetických hydridov, najmä v prípade ošetrenia časticami horčíka. Napríklad Baidukova et al. (2026) demonštrovali možnosť tvorby nízkoenergetických hydridov v poréznej matrici hydroxidu horečnatého horečnatého pomocou sonochemického spracovania častíc horčíka vo vodných suspenziách.

Sonochemicky syntetizovaný nano-hydrid horečnatý pre efektívne skladovanie vodíka

Rozpúšťadle pripravený nanočastice hydridu horečnatého dosahujú reverzibilitu okolitej teploty 6,7 wt% reverzibilného skladovania vodíka
Použitie hydridov ľahkých kovov ako nosičov vodíka je sľubným prístupom k bezpečnému a efektívnemu skladovaniu vodíka. Jeden konkrétny hydrid kovu, hydrid horečnatý (MgH2), získal značný záujem vďaka vysokému obsahu vodíka a množstvu horčíka v prírode. Hromadný MgH2 má však nevýhodu v tom, že je stabilný, vodík uvoľňuje iba pri veľmi vysokých teplotách vyšších ako 300 °C. Je to nepraktické a neefektívne pre aplikácie súvisiace so skladovaním vodíka.
Zhang et al. (2020) skúmali možnosť reverzibilného skladovania vodíka pri teplote okolia vytvorením ultrajemných nanočastíc MgH2. Použili ultrazvukom na iniciovanie procesu metatézy, čo je vlastne proces dvojitého rozkladu. Sonikácia bola aplikovaná na suspenziu pozostávajúcu z kvapaliny a pevných látok s cieľom vytvoriť nanočastice. Tieto nanočastice, bez akýchkoľvek ďalších štruktúr lešenia, boli úspešne vyrobené s veľkosťou prevažne okolo 4-5 nm. V prípade týchto nanočastíc meralo y reverzibilnú kapacitu skladovania vodíka 6,7 hm. % pri teplote 30 °C, čo je významný úspech, ktorý predtým nebol preukázaný. To bolo možné vďaka termodynamickej destabilizácii a zníženým kinetickým bariéram. Holé nanočastice tiež vykazovali stabilné a rýchle správanie vodíkového cyklu počas 50 cyklov pri 150 ° C, čo je výrazné zlepšenie v porovnaní s objemom MgH2. Tieto zistenia predstavujú ultrazvukom ako potenciálnu liečbu vedúcu k vyššej účinnosti MgH2 na skladovanie vodíka.
(porov. Zhang et al. 2020)

Rozpúšťadle rozptýlené častice hydridu horečnatého vykazujú distribúciu nano-veľkosti. Nano-veľkosť MgH2 vykazuje zlepšené vlastnosti skladovania vodíka.

Distribúcia veľkosti častíc ultrajemná MgH2 pripravená po ultrazvukom.
(štúdia a graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvukové ošetrenie hydridom horečnatým

  • Rýchlejšia reakcia
  • Vyšší konverzný pomer
  • Nanoštruktúrovaný MgH2
  • Odstránenie pasivujúcich vrstiev
  • Úplnejšia reakcia
  • zvýšený prenos hmoty
  • Vyššie výnosy
  • Zlepšená sorpcia vodíka
Ultrazvuková prietoková bunka pre inline frézovanie a nanodimenzovanie hydridu horečnatého. Nanoveľkosť MgH2 vykazuje zlepšenú kapacitu skladovania vodíka.

Ultrazvukový sklenený reaktor pre inline nanoštruktúrovanie kalov MgH2

 

Žiadosť o informácie





Vysokovýkonné ultrasonicators pre liečbu hydridu horečnatého

Sonochemistry – aplikácia ultrazvuku výkonu na chemické reakcie – je spoľahlivá technológia spracovania, ktorá uľahčuje a urýchľuje syntézy, katalytické reakcie a iné hetergénne reakcie. Hielscher Ultrasonics portfólio pokrýva celú škálu od kompaktných laboratórnych ultrasonicators do priemyselných sonochemických systémov pre všetky druhy chemických aplikácií, ako je hydrolýza hydridu horečnatého a jeho nano-frézovanie / nanoštruktúrovanie. To nám umožní v Hielscher ponúknuť vám najvhodnejší ultrasonicator pre váš predpokladaný proces MgH2. Náš dlhoročný skúsený personál vám pomôže od testov uskutočniteľnosti a optimalizácie procesov až po inštaláciu ultrazvukového systému na konečnej úrovni výroby.
Malá stopa-tlač našich ultrazvukových homogenizers, rovnako ako ich všestrannosť v možnostiach inštalácie, aby sa zmestili aj do malých priestorov spracovateľských zariadení. Ultrazvukové procesory sú inštalované po celom svete v jemnej chémii, petro-chémii a nano-materiálových výrobných zariadeniach.

Dávkové a vnorené

Hielscher sonochemické zariadenie môže byť použité pre dávkové a kontinuálne prietokové spracovanie. Ultrazvukové dávkové spracovanie je ideálne pre testovanie procesov, optimalizáciu a malú až strednú výrobnú úroveň. Pri výrobe veľkých objemov materiálov môže byť výhodnejšie inline spracovanie. Nepretržitý proces inline miešania vyžaduje sofistikované nastavenie – pozostávajúce z čerpadla, hadíc alebo potrubí a nádrží -, ale je vysoko účinné, rýchle a vyžaduje výrazne menej práce. Hielscher Ultrasonics má najvhodnejšie sonochemical nastavenie pre vaše sono-syntetizátor reakcie, spracovanie objem a ciele.

Ultrazvukové sondy a reaktory pre MgH2 hydrolýzu v akomkoľvek meradle

UIP4000hdT prietoková bunka pre inline ultrazvukom v priemyselnom meradleHielscher Ultrasonics produktový rad pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov z kompaktných laboratórnych ultrasonicators cez bench-top a pilotné systémy plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou na spracovanie nákladných vozidiel za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový homogenizátor pre vašu výrobnú kapacitu a výrobné ciele.
Ultrazvukové stolové systémy sú ideálne pre testovanie uskutočniteľnosti a optimalizáciu procesov. Lineárne zväčšenie založené na stanovených parametroch procesu veľmi uľahčuje zvýšenie spracovateľských kapacít z menších dávok na plne komerčnú výrobu. Up-škálovanie môže byť vykonané buď inštaláciou výkonnejšie ultrazvukové jednotky alebo klastrovanie niekoľko ultrasonicators paralelne. S UIP16000, Hielscher ponúka najsilnejší ultrazvukový homogenizátor po celom svete.

Presne ovládateľné amplitúdy pre optimálne výsledky

Všetky Hielscher ultrasonicators sú presne kontrolovateľné, a tým spoľahlivé pracovné kone vo výrobe. Amplitúda je jedným z kľúčových parametrov procesu, ktoré ovplyvňujú účinnosť a účinnosť sonochemických reakcií Priemyselné procesory Hielscher série hdT môžu byť pohodlné a užívateľsky prívetivé ovládané pomocou diaľkového ovládania prehliadača. Všetky Hielscher Ultrazvukom procesory umožňujú presné nastavenie amplitúdy. Sonotródy a posilňovacie rohy sú príslušenstvo, ktoré umožňuje modifikovať amplitúdu v ešte širšom rozsahu. Hielscher priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy a dodávať požadovanú ultrazvukovú intenzitu pre náročné aplikácie. Amplitúdy až do 200μm môžu byť ľahko nepretržite prevádzkované v prevádzke 24/7.
Presné nastavenia amplitúdy a trvalé monitorovanie parametrov ultrazvukového procesu prostredníctvom inteligentného softvéru vám dávajú možnosť liečiť vaše reaganty s najúčinnejšími ultrazvukovými podmienkami. Optimálne ultrazvukom pre vynikajúci chemický konverzný pomer!
Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje 24/7 prevádzku v ťažkých a náročných prostrediach. Vďaka tomu je Hielscher ultrazvukové zariadenie spoľahlivým pracovným nástrojom, ktorý spĺňa vaše požiadavky chemického procesu.

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný a rodinný podnik, Hielscher uprednostňuje najvyššie štandardy kvality pre svoje ultrazvukové procesory. Všetky ultrasonicators sú navrhnuté, vyrobené a dôkladne testované v našom ústredí v Teltow neďaleko Berlína, Nemecko. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z neho robí pracovného koňa vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou charakteristikou vysokovýkonných miešadiel Hielscher.
Hielscher Ultrazvukové priemyselné ultrazvukové procesory môžu dodávať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200μm môžu byť ľahko nepretržite prevádzkované v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy.

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šaržeprietokOdporúčané Devices
1 až 500mL10 až 200mL/minUP100H
10 až 2000mL20 až 400mL/minUP200Ht, UP400St
0.1 až 20L02 až 4 l / minUIP2000hdT
10 až 100L2 až 10 l / minUIP4000hdT
15 až 150 l3 až 15 l/minUIP6000hdT
neuv10 až 100 l / minUIP16000
neuvväčšiastrapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


Ultrazvukové high-shear homogenizers sa používajú v laboratóriu, bench-top, pilotné a priemyselné spracovanie.

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.

Literatúra/referencie



Fakty stojí za to vedieť

Výhody hydridu magnéziového pre skladovanie vodíka

  • Ideálny, vyvážený gravimetrický
  • Vynikajúca objemová hustota energie
  • lacný
  • Bohato dostupné
  • Jednoduchá manipulácia (dokonca aj na vzduchu)
  • Je možná priama reakcia s vodou
  • Reakčná kinetika môže byť prispôsobená pre špecifické aplikácie
  • Vysoká reakcia a bezpečnosť výrobkov
  • Netoxické a bezpečné na použitie
  • šetrné k životnému prostrediu

Čo je hydrid horečnatý?

Hydrid horečnatý (MgH2; tiež známy ako dihydrid horečnatý) má tetragonálnu štruktúru a vykazuje formu bezfarebného kubického kryštálu alebo sivobieleho prášku. Používa sa ako hdyrogénový zdroj pre palivové batérie s doletou 10 000 W. Množstvo vodíka, ktoré sa uvoľňuje vodou, je vyššie ako 14,8 wt%, čo je výrazne viac ako množstvo vodíka uvoľnené prostredníctvom vysokotlakovej zásobníka vodíka (70MPa,~5,5 wt%) a materiálov na skladovanie vodíka z ťažkých kovov (<2wt%). Okrem toho je hydrid horečnatý bezpečný a vysoko účinný, čo z neho robí sľubnú technológiu pre efektívne skladovanie vodíka. Hydrolýza hydridu horečnatého sa používa ako prívodný vodíkový systém v palivových článkoch s protónomeničovou membránou (PEMFC), ktoré výrazne zlepšujú energetickú hustotu systému. Vo vývoji sú aj systémy palivových batérií na tuhé / polotuhé palivo Mg-H s vysokou hustotou energie. Ich sľubnou výhodou je hustota energie 3-5 krát vyššia ako hustota lítium-iónových batérií.
Synonymá: Dihydrid horečnatý, hydrid horečnatý (stupeň skladovania vodíka)
Používa sa ako materiál na skladovanie vodíka
Molekulárny vzorec: MgH2
Molekulová hmotnosť: 26,32 Hustota: 1,45 g / ml
Teplota topenia:>Pri teplote 250 °C
Rozpustnosť: v normálnom organickom roztoku je rozpustná


Hielscher Ultrasonics dodáva vysoko výkonné ultrazvukové homogenizéry z laboratória do priemyselnej veľkosti.

Vysoko výkonné ultrazvukom! Produktový rad Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicator cez stolové jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

 

Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.