Nano-velika magnezijev hidrid kot učinkovito shranjevanje vodika

Sonication se uporablja za magnezijev hidrid, da bi pospešili hidrolizo magnezijevega hidrida za povečanje proizvodnje vodika. Poleg tega ultrazvočno nanostrukturirajo magnezijev hidrid, to je MgH2 nanodelci, kažejo izboljšano zmogljivost shranjevanja vodika.

Magnezijev hidrid za shranjevanje vodika

Magnezijev hidrid se lahko učinkovito in poceni sintetizizira prek ultrazvočne hidrolizeMagnezijev hidrid, MgH2, je pritegnila veliko pozornost kot možnost za shranjevanje vodika. Glavne prednosti so njegov obilen vir, visoka zmogljivost, lahka, nizka cena in varnost. V primerjavi z drugimi hidridi, ki se uporabljajo za shranjevanje vodika, mgH2 ima najvišjo gostoto shranjevanja vodika z do 7,6 wt %. Vodik se lahko shrani v Mg v obliki kovinskih hidridov, ki temeljijo na Mg. Postopek sinteze MgH2 je znan kot disociativna kemisorpcija. Pogosta metoda za proizvodnjo kovinskega hidrida na osnovi Mg in H2, je nastanek pri temperaturi 300–400°C in tlak vodika 2,4–40 MPa. Enačba tvorbe je naslednja: Mg + H2 ⇌ MgH2
Visoka toplotna obdelava prihaja z znatnimi degradacijskimi učinki hiddridov, kot so recistallizacija, fazna segregacija, aglomeracija nanodelcev itd. Poleg tega visoke temperature in pritiski naredijo nastanek MgH2 energetsko intenzivnega, zapletenega in s tem dragega.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


MultiSonoReactor MSR-4 za veliko pretočnost magnezijevega hidrida

MultiSonoReactor MSR-4 za veliko pretočnost magnezijevega hidrida

Ultrazvočna hidroliza magnezijevega hidrida

Hiroi et al. (2011) je pokazal, da sonication mgH2 nano-delci in nanofibres intenzivne hidroliza reakcije MgH2 + 2H2O = Mg(OH)2 + 2H2 + 277 kJ. V tej študiji so nanofiberji MgH2 pri sobni temperaturi razstavljali največjo zmogljivost shranjevanja vodika 14,4 masne mase. Poleg tega so raziskovalci dokazali, da je kombinacija sonikacije in mgH2 hidrolize precej učinkovita za učinkovito generiranje vodika brez ogrevanja in dodajanja kemičnega sredstva. Ugotovili so tudi, da je ultrazvok nizke frekvence najučinkovitejši način za pridobitev visoke stopnje pretvorbe. Hitrost hidrolize pri nizko frekvenčni sonikaciji je »dosegla kar 76% glede na stopnjo reakcije pri 7,2 ks pri ultrazvočni frekvenci 28 kHz. Ta vrednost je bila več kot 15-kratna od vrednosti, pridobljene v primeru nesonicanega vzorca, kar kaže na enakovredno gostoto vodika 11,6 masnega % na podlagi mase MgH2."
Rezultati so pokazali, da bo ultrazvok okrepil hidrolizno reakcijo MgH2 s povečanjem konstante reakcije zaradi nastajanja radikalne in pilinga pasivne plasti Mg(OH)2 nad nereakciranim MgH2 zaradi generacije velikih omejevalnih sil. (Hiroi et al. 2011)

Težava: počasna hidroliza magnezijevega hidrida

Proučevano je bilo spodbujanje hidrolize magnezijevega hidrida z rezkanjem kroglice, obdelavo tople vode ali kemičnimi dodatki, vendar ni bilo mogoče znatno povečati stopnje kemijske pretvorbe. Kar zadeva dodajanje kemikalij, kemičnih dodatkov, kot so blažilna sredstva, chelatorji in ioni izmenjevalci, ki so pomagali preprečiti nastanek pasivne plasti Mg(OH)2, so v kolesarskem procesu po Mg proizvedli nečistoče.

Rešitev: Ultrazvočno razpršitev magnezijevega hidrida

Ultrazvočno razprševanje in razmnoževanje je zelo učinkovita tehnika za proizvodnjo nano-velikih delcev in kristalov z zelo ozko porazdelitveno krivuljo. Z disperzijo magnezijevega hidrida v nano velikosti postane aktivna površina bistveno povečana. Poleg tega sonication odstrani pasivne plasti in poveča prenos mase za vrhunske stopnje kemijske pretvorbe. Ultrazvočno rezkanje, razprševanje, deaglomeracija in čiščenje površin delcev se odlično razlikujejo od drugih tehnik rezkanja v učinkovitosti, zanesljivosti in lahkotnosti.

Ultrasonicator UIP1000hdT je zmogljiv razpršilnik za srednje veliko proizvodno lestvico.

Sonicator UIP1000hdT za neprekinjeno inlinično obdelavo magnezijevega hidrida

Ultrazvočno rezkanje in razprščevanje je zelo učinkovita metoda za zmanjšanje velikosti delcev, npr. magnezijev hidrid

Ultrazvočno mletje in razprščevanje je zelo učinkovita metoda za zmanjšanje velikosti delcev, npr. magnezijevega hidrida

Nanostrukturiranje magnezijevega hidrida kot izboljšano shranjevanje vodika

Nanostrukturiranje magnezijevih hidridov se je znanstveno izkazalo za učinkovito strategijo, ki omogoča hkratno povečanje ab/de-sorpcijsko termodinamičnih in kinetičnih lastnosti mgH2. Nano-velike / nanostrukturirane strukture na osnovi magnezija, na primer MgH2 nanočestice i nanofibre, se dodatno unaprijede tako da se smanje velikost čestice i zrna, i tako se njihova tvorba hidrida enthalpija ΔH. Izračuni so pokazali, da je bila reaktivna pregrada za razgradnjo nano-velikosti MgH2 izjemno nižja od pregrade v razsutem stanju MgH2, kar kaže, da je nanostrukturni inženiring MgH2 termodinamično in kinetično ustrežen povečani učinkovitosti. (prim. Ren et al., 2023)

Ultrazvočno nanostrukturirano magnezijev hidrid ponuja izboljšano energijsko ravnovesje za absorpcijo vodika in desorpcijo razsutega mgH2

Primerjava energetskih ovir za absorpcijo vodika in desorpcijo razsutega MgH2 in nanostrukturirano ultrafino MgH2.
(študija in graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvočno nanosiziranje in nanostrukturiranje magnezijevega hidrida

Raziskovalna skupina dr. Andreeve je preučila blagodejne učinke sonikacije na nanostrukturiranje kovin in mineralov, kot je magnezijUltrazvočno nanostrukturiranje je zelo učinkovita tehnika, ki omogoča spremembo termodinamike magnezijevega hidrida brez vpliva na zmogljivost vodika. Ultra fini nanodelci MgH2 izkažejo bistveno izboljšano zmogljivost desorpcije vodika. Magnezijev hidrid z nano-velikostjo je način za občutno zmanjšanje temperature ab/de-sorpcije vodika in povečanje stopnje re/de-hidrogenacije MgH2 zaradi uvedbe napak, krajšanja vodikovih difuzijskih poti, povečanja jedrnih mest in destabilizacije vezave Mg-H.
Preprosta sonokemična obdelava omogoča tvorbo nizkoenergetskih hiddridov, zlasti pri obdelavi magnezijevih delcev. Baidukova et al. (2026) je na primer dokazala možnost oblikovanja nizkoenergetskih hidridov v porozni matriki magnezij-magnezijev hidroksid s sonokemično obdelavo magnezijevih delcev v vodnih suspenzijah.

Sonokemično sintetizirana nano-magnezijev hidrid za učinkovito shranjevanje vodika

Ultrazvočno pripravljeni magnezijev hidridni nanodelci dosegajo reverzibilnost temperature okolja 6,7 wt% reverzibilno shranjevanje vodika
Uporaba lahkih kovinskih hidridov kot nosilcev za shranjevanje vodika je obetaven pristop za varno in učinkovito shranjevanje vodika. En poseben kovinski hidrid, magnezijev hidrid (MgH2), je zaradi visoke vsebnosti vodika in obilo magnezija v naravi pridobil veliko zanimanje. Vendar pa ima v razsutem stanju MgH2 slabost, da je stabilen, le pri zelo visokih temperaturah pri več kot 300 °C izloči vodik. To je neraktično in neučinkovito za uporabo, povezano s shranjevanjem vodika.
Zhang et al. (2020) je raziskoval možnost reverzibilnega shranjevanja vodika pri temperaturi okolja z ustvarjanjem ultrafinih nanodelcev MgH2. Za začetek procesa metateze so uporabili sonication, ki je dejansko proces dvojne razgradnje. Sonication so naneli na blato, sestavljeno iz tekočine in trdnih snovi z namenom ustvarjanja nanodelcev. Ti nanodelci, brez dodatnih struktur odra, so bili uspešno izdelani z velikostmi pretežno okoli 4-5 nm. Za te nanodelce je y merila reverzibilno zmogljivost shranjevanja vodika 6,7 wt% pri 30 °C, kar je pomemben dosežek, ki ni bil dokazan prej. To je omogočila termodinamična destabilizacija in zmanjšane kinetične ovire. Goli nanodelci so v 50 ciklih pri 150 °C prav tako razstavljali stabilno in hitro vodikovo kolesarjenje, kar je pomembno izboljšanje v primerjavi z razsutim mgH2. Te ugotovitve predstavljajo sonication kot potencialno obdelavo, ki vodi do večje učinkovitosti MgH2 za shranjevanje vodika.
(prim. Zhang et al. 2020)

Ultrazvočno razpršeni delci magnezijevega hidrida razstavljajo porazdelitev nano velikosti. Nano-velika MgH2 kaže izboljšane lastnosti shranjevanja vodika.

Porazdelitev velikosti delcev ultrafine MgH2 pripravljen po sonication.
(študija in graf: ©Zhang et al., 2020)

Ultrazvočni magnezijev hidrid zdravljenje

  • hitrejši Reakcija
  • Višja stopnja konverzije
  • Nanostrukturiranje MgH2
  • Odstranjevanje pasivnih plasti
  • Popolnejši odziv
  • povečana masa prenos
  • višje Donosi
  • Izboljšana hidrogenska sorpcija
Ultrazvočna pretočna celica za inline rezkanje in nanosiziranje magnezijevega hidrida. Nano-velika MgH2 kaže izboljšane zmogljivosti za shranjevanje vodika.

Ultrazvočni stekleni reaktor za inline nanostrukturiranje mgH2 blata

 

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za zdravljenje magnezijevega hidrida

Ultrazvočna kemija – uporabo električnega ultrazvoka za kemične reakcije – je zanesljiva tehnologija obdelave, ki pospešuje in pospešuje sinteze, katalitične reakcije in druge hetergene reakcije. Hielscher Ultrasonics portfolio zajema celoten razpon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatorjev do industrijskih sonokemičnih sistemov za vse vrste kemičnih aplikacij, kot so hidroliza magnezijevega hidrida in njegovo nano-rezkanje / nanostrukturiranje. To nam omogoča na Hielscher, da vam ponudijo najbolj primeren ultrasonicator za vaš predvideni MgH2 proces. Naše dolgotrajno izkušeno osebje vam bo pomagalo od testov izvedljivosti in optimizacije procesov do namestitve vašega ultrazvočnega sistema na končni ravni proizvodnje.
Majhen odtis naših ultrazvočnih homogenizatorjev, kot tudi njihova vsestranskost v možnostih namestitve, jih naredijo, da se prilegajo tudi v naprave za obdelavo majhnih prostorov. Ultrazvočni procesorji so nameščeni po vsem svetu v fino kemijo, petro-kemijo, in nano-material proizvodnih obratov.

Serija in v vrstici

Hielscher sonokemična oprema se lahko uporablja za obdelavo in neprekinjeno obdelavo pretoka. Ultrazvočna obdelava serije je idealna za procesno testiranje, optimizacijo in majhno do srednje veliko raven proizvodnje. Za izdelavo velikih količin materialov je lahko inline obdelava ugodneje. Za neprekinjeno inline mešanje je potrebna prefinjena nastavitev – sestoji iz črpalke, cevi ali cevi in rezervoarjev -, vendar je zelo učinkovita, hitra in zahteva bistveno manj delovne sile. Hielscher Ultrasonics ima najbolj primerno sonokemično nastavitev za vašo sono-sintezno reakcijo, obseg obdelave in cilje.

Ultrazvočne sonde in reaktorji za MgH2 hidrolizo na kateri koli lestvici

UIP4000hdT pretočna celica za inline ultrazvočno razbijanje na industrijski lestviciHielscher Ultrasonics paleta izdelkov zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatorjev nad bench-top in pilotnimi sistemi do popolnoma industrijskih ultrazvočnih procesorjev z zmogljivostjo obdelave tovorov tovornjakov na uro. Celoten nabor izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najbolj primeren ultrazvočni homogenizer za vaše procesne zmogljivosti in proizvodne cilje.
Ultrazvočni sistemi klopi so idealni za testiranje izvedljivosti in optimizacijo procesov. Zaradi linearnega obsega, ki temelji na uveljavljenih procesnih parametrih, je zelo enostavno povečati predelovalne zmogljivosti z manjših lotov na popolnoma komercialno proizvodnjo. Up-scaling se lahko opravi z namestitvijo močnejše ultrazvočne enote ali gruče več ultrasonicatorjev vzporedno. Z UIP16000 hielscher ponuja najmočnejši ultrazvočni homogenizer po vsem svetu.

Natančno nadzorovati Amplitudes za optimalne rezultate

Vsi Hielscher ultrasonicatorji so natančno pod nadzorom in s tem zanesljivi delovni konji v proizvodnji. Amplitude je eden od ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in učinkovitost sonokemičnih reakcij Hielscher industrijski procesorji serije HDT so lahko udobni in uporabniku prijazni preko daljinskega upravljalnika brskalnika. Vsi Hielscher ultrazvočni procesorji omogočajo natančno nastavitev amplitude. Sonotrodi in booster rogovi so dodatki, ki omogočajo spreminjanje amplitude v še širšem razponu. Hielscher industrijski ultrazvočni procesorji lahko dostavijo zelo visoke amplitude in dostaviti zahtevano ultrazvočno intenzivnost za zahtevne aplikacije. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji.
Natančna nastavitev amplitude in stalno spremljanje ultrazvočnih procesnih parametrov preko pametne programske opreme vam dajejo možnost, da svoje reagante zdravite z najučinkovitejšimi ultrazvočnimi pogoji. Optimalno sonication za izjemne kemijske pretvorbe hitrost!
Robustnost Hielscher ultrazvočne opreme omogoča 24/7 delovanje na težkih dolžnostih in v zahtevnih okoljih. Zaradi tega je Hielscherjeva ultrazvočna oprema zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve glede kemijskega procesa.

Najvišja kakovost – Izdelano in izdelano v Nemčiji

Kot družinsko in družinsko podjetje Hielscher prednostno določa najvišje standarde kakovosti za svoje ultrazvočne procesorje. Vsi ultrazvočniktorji so zasnovani, izdelani in temeljito testirani v našem sedežu v Teltowu pri Berlinu v Nemčiji. Robustnost in zanesljivost Hielscher ultrazvočne opreme, da je delovni konj v vaši proizvodnji. Operacija 24/7 pod polno obremenitvijo in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost Hielscherjevih mešalnikov z visokimi zmogljivostmi.
Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvočni procesorji lahko dostavijo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija VolumePretokPriporočena naprave
1 do 500ml10 do 200 ml / minUP100H
10 do 2000 ml20 do 400ml / minUP200Ht, UP400St
00,1 do 20L00,2 do 4L / minUIP2000hdT
10 do 100L2 do 10L / minUIP4000hdT
15 do 150L3 do 15L/minUIP6000hdT
ni podatkov10 do 100L / minUIP16000
ni podatkovvečjagruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočni visoko striže homogenizatorji se uporabljajo v laboratorij, klop-top, pilot in industrijske predelave.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.

Literatura/reference



Dejstva je treba vedeti

Prednosti magnezijevega hidrida za shranjevanje vodika

  • Idealno, uravnoteženo gravimetrično
  • Vrhunska volumetrična gostota energije
  • poceni
  • Obilno na voljo
  • Enostaven za obravnavo (tudi v zraku)
  • Možna je neposredna reakcija z vodo
  • Reakcijsko kinetiko je mogoče prilagoditi specifičnim aplikacijam
  • Visoka stopnja reakcije in varnost proizvodov
  • Nestrupene in varne za uporabo
  • okolju prijazne

Kaj je magnezijev hidrid?

Magnezijev hidrid (MgH2; znan tudi kot magnezijev dihidrid) ima tetragonalno strukturo in izkaže obliko brezbarvnega kubičnega kristala ali belega prahu. Uporablja se kot vir hdirogena za gorivne baterije pod 10.000W. Količina vodika, ki se sprošča iz vode, je višja od 14,8wt%, kar je bistveno večje od količine vodika, ki se sprosti prek visokotlačne posode za shranjevanje vodika (70MPa,~5,5wt%) kovinskih materialov za shranjevanje vodika (<2wt%). Poleg tega je magnezijev hidrid varen in zelo učinkovit, kar ga spremeni v obetavno tehnologijo za učinkovito shranjevanje vodika. Hidroliza magnezijevega hidrida se uporablja kot oskrbni vodikov sistem v proton-exchange membranskih gorivnih celicah (PEMFC), ki znatno izboljšujejo energetsko gostoto sistema. V razvoju so tudi trdni / pol trdni Mg-H sistemi za gorivo z visoko energijsko gostoto. Njihova obetavna prednost je 3-5-krat višja gostota energije kot litij-ionske baterije.
Sinonimi: magnezijev dihidrid, magnezijev hidrid (razred shranjevanja vodika)
Uporablja se kot material za shranjevanje vodika
Molekularna formula: MgH2
Molekulska teža:26.32 Gostota:1,45g/ml
Tališče:>250°C
Topnost: netopen v normalni organski raztopini


Hielscher Ultrasonics dobavlja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorija v industrijsko velikost.

Ultrazvočne visoke zmogljivosti! Paleta izdelkov Hielscher zajema celoten spekter iz kompaktnega laboratorijskega ultrazvočnikatorja nad enotami na vrhu klopi do polnoindustrijskih ultrazvočnih sistemov.

 

Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu.

Pojdiva v stik.