Sinteza magnezijuma Hidrid preko hidrolize

Ultrazvučnost je efikasan i jednostavan metod za proizvodnju magnezijum hidrida za skladištenje vodonika. Ultrazvuk ubrzava hidrolizu magnezijuma i vodonika kako bi se formirao magnezijum hidrid. Za razliku od konvencionalnog procesa disocijativne hemisorpcije, ultrazvučna hidroliza magnezijum hidrida teče na sobnoj temperaturi i ambijentalnom pritisku. To čini sono-hemijski put lakim, bezbednim i lako dostupnim. Ultrazvuk visokih performansi omogućava brzu i efikasnost proizvodnje velikih magnezijum hidridnih bulka.

Magnezijum hidrid za skladištenje vodonika

Magnezijum hidrid, MgH₂, privukao je veliku pažnju kao opcija za skladištenje vodonika. Glavne prednosti su njen obilni resurs, visoke performanse, lagana težina, niskobudžetna i bezbednost. U poređenju sa drugim hidridima upotrebljivim za skladištenje vodonika, MgH₂ ima najveću gustinu skladištenja vodonika sa do 7,6 wt %. Vodonik se može čuvati u Mg u obliku mg-baziranih metalnih hidrida. Proces MgH2 sinteze je poznat kao disocijativna hemisorpcija. Uobičajena metoda proizvodnje metalnog hidrida na bazi mg i H2, je formiranje na temperaturi od 300–400°C i hidrogenski pritisak od 2,4–40 MPa. Jednačina formacije ide na sledeći način: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Tretman visoke toplote dolazi sa značajnim efektima degradacije hidrida, kao što su rekristalizacija, fazna segregacija, aglomeracija nanočestica itd. Pored toga, visoke temperature i pritisci čine formiranje MgH2 energetski intenzivnog, kompleksnog i time skupog. Alternativna ne-termalna i znatno jednostavnija metoda je ultrasonično promovisana hidroliza magnezijum hidrida na sobnoj temperaturi i ambijentalni pritisak.

Ultrazvučna hidroliza magnezijum hidrida

Ultrazvučnost je dobro poznata po svojoj sposobnosti da inicira i ubrza hemijske reakcije, da utiče na hemijske puteve i poboljša ukupnu efikasnost reakcije. Blagotvorno dejstvo niskofrekventnog ultrazvuka visoke snage na hemijske reakcije poznato je kao sono-hemija.
Power ultrazvuk se već primenjuje na mnoge heterogene reakcije, katalize i sinteze u R&D i industrijska faza za povećanje prinosa, stopu konverzije i ukupnu efikasnost reakcije. Za hidrolitičku sintezu magnezijum hidrida, sonication je naučno dokazano da je veoma koristan, takođe.
Sonicija poboljšava masovni prenos ubrzavajući reakciju i pomaže da se prevaziđu termodinamičke i kinetičke barijere. Toplotna energija, ili toplota, je potrebna da bi se potegli apsorpcioni /dezorpcioni procesi hidrogenacije u magnezijumu. Upotreba ne-direktnih izvora toplotne energije kao što je ultrazvuk napajanja je efikasna alternativa u cilju destabilizacije magnezijum hidrida.
Istraživačka grupa Hiroi et al. (2011) istraživala je uticaj ultrazvučnosti na različite frekvencije na hidrolizu magnezijum hidrida (MgH2). Otkrili su da je ultrazvuk niske frekvencije najefikasniji metod kako bi se dobila visoka stopa konverzije. Stopa hidrolize pri sinikaciji niske frekvencije "dostigla je čak 76 odsto u smislu stepena reakcije na 7,2 ks na ultrazvučnom frekvenciji od 28 kHz. Ova vrednost je bila više od 15 puta veća od vrednosti dobijene u slučaju nesoničenog uzorka, što ukazuje na ekvivalentnu gustinu vodonika od 11,6 masa na osnovu težine MgH2."
Rezultati su otkrili da će ultrazvuk pojačati reakciju hidrolize mgH2 povećanjem konstantne stope reakcije zbog generacije radikalnih i eksfolijacionih pasivnih slojeva Mg(OH)2 preko neugaženog MgH2 zbog generacije velikih čaršija. (Hiroi et al. 2011)

Problem: Spora hidroliza magnezijum hidrida

Istražena je promocija MgH2 hidrolize putem mlevenja lopte, tretmana toplom vodom ili hemijskih aditiva, ali nije utvrđeno da se na značajan način povećava stopa hemijske konverzije. U vezi sa dodavanjem hemikalija, hemijski aditivi, kao što su tampon agensi, čelatori i jonski menjači, koji su pomogli da se spreči formiranje pasivnog Mg(OH)2 sloja, proizveli su nečistoće u post-Mg biciklističkom procesu.

Rešenje: Ultrazvučno raspršivanje magnezijum hidrida

Ultrazvučno raspršivanje i mokro mliniranje je visoko efikasna tehnika proizvodnje čestica i kristala nano veličine sa veoma uskom distribucionom krivom. Rasterujući magnezijum hidrid ravnomerno u nano veličini, aktivna površina postaje značajno uvećana. Pored toga, sonication uklanja pasivne slojeve i povećava masovni prenos za superiornu stopu hemijske konverzije. Ultrazvučno mlevenje, raspršivanje, deagglomeration and particle surface cleaning excel other milling techniques in efficiency, reliability and simplicity.

Ultrazvučno mokro mlevenje i raspršivanje je visoko efikasna metoda za smanjenje veličine čestica, npr.

Ultrazvučno nanostrukturiranje mgH2

Nano-veličine / nano-strukturirane strukture na bazi magnezijuma kao što su MgH2 nanočestice i nanofibre mogu se dodatno poboljšati smanjenjem veličine čestica i žitarica, čime se smanjuje njihova formacija hidrida enthalpy ΔH. Ultrazvučni nanostrukturing je veoma efikasna tehnika koja omogućava promenu termodinamike magnezijum hidrida bez uticaja na kapacitet vodonika. Ultra fini MgH2 nanočestice pokazuju značajno poboljšan kapacitet dezorpcije vodonika.

Ultrazvučnici visokih performansi za MgH2 hidrolizu

Сонохемија – primena power ultrazvuka na hemijske reakcije – je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava sinteze, katalitičke reakcije i druge hetergene reakcije. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva ceo asortiman od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih do industrijskih sonohemijskih sistema za sve vrste hemijskih primena kao što su hidroliza magnezijum hidrida i njegov nano-mlevenje / nano-strukturiranje. Ovo nam omogućava u Hielscheru da vam ponudimo najpogodniji ultrazvučni za vašu predviđenu MgH2 sintezu. Naše dugogodišnje iskusno osoblje će vam pomoći od testova izvodljivosti i optimizacije procesa do ugradnje vašeg ultrazvučnog sistema na završnom nivou proizvodnje.
Mali otisak stopala naših ultrazvučnih homogenizatora kao i njihova svestranost u opcijama instalacije čine da se uklope čak i u objekte za obradu malog prostora. Ultrazvučni procesori su instalirani širom sveta u objektima za finu hemiju, petro-hemiju i proizvodnju nano materijala.

Grupa i ureрi

Hielscher-ovo sonohemijsko opremanje se može koristiti za grupnu i neprekidnu obradu protoka. Ultrazvučna grupna obrada je idealna za testiranje procesa, optimizaciju i mali do srednji nivo proizvodnje. Za proizvodnju velikih količina materijala, umetnuta obrada može biti povoljnija. Proces neprekidnog umetnutog mešanja zahteva sofisticirano podešavanje – sastoji se u pumpi, crevima ili cevima i rezervoarima, ali je veoma efikasan, brz i zahteva znatno manju radnu snagu. Hielscher Ultrasonics ima najpogodniju sonohemijsku postavku za vašu sono-sintezu reakciju, obradu jačine zvuka i ciljeva.

Ultrazvučne sonde i reaktori za MgH2 hidrolizu u bilo kom obimu

Hielscher Ultrasonics proizvodni asortiman pokriva pun spektar ultrazvučnih procesora od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnika preko klupa-top i pilot sistema do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora sa kapacitetom za obradu tovara kamiona na sat. Kompletan asortiman proizvoda nam omogućava da Vam ponudimo najpogodniji ultrazvučni homogenizer za vaše procesne kapacitete i ciljeve proizvodnje.
Ultrazvučni benchtop sistemi su idealni za testiranje izvodljivosti i optimizaciju procesa. Linearna skala na osnovu utvrđenih parametara procesa veoma olakšava povećanje prerađivačkih kapaciteta sa manjih placa na potpuno komercijalnu proizvodnju. Podešavanje razmere se može uraditi ili instaliranjem snažnije ultrazvučne jedinice ili grupisanjem nekoliko ultrazvučnih uređaja paralelno. Sa UIP16000, Hielscher nudi najmoćniji ultrazvučni homogenizer širom sveta.

Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate

Svi Hielscher ultrazvučnici su precizno pod kontrolom i time pouzdani radni konji u proizvodnji. Amplitude je jedan od ključnih processkih parametara koji utiču na efikasnost i efektivnost sonohemijskih reakcija Svi Hielscher Ultrasoničari’ procesori omogućavaju preciznu postavku amplitule. Sonotrode i sirene za potisnik su dodaci koji omogućavaju modifikaciju amplitude u još širem opsegu. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude i isporuče potreban ultrazvučni intenzitet za zahtevne aplikacije. Amplitude do 200μm mogu se lako neprekidno voditi u 24/7 operaciji.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da tretirate svoje regante sa najefikasnijim ultrazvučnim uslovima. Optimalna sonicija za izuzetnu stopu hemijske konverzije!
Robustnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava non-stop rad na teškim dužnostima i u zahtevnim okruženjima. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim sredstvom za rad koje ispunjava vaše zahteve hemijskog procesa.

Najviši kvalitet – Dizajnirani i proizvedeni u Nemačkoj

Kao porodična i poslovna kompanija, Hielscher određuje najviše standarde kvaliteta za svoj ultrasonicni procesori. Svi ultrasonicatori su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem štabu u Teli u blizini Berlina, u Nemačkoj. Robusnosti i pouzdanosti Hielscherove ultrasonove opreme čine ga radnim konjikom u proizvodnji. 24/7 operacija pod punim opterećenjem i u zahtevnim sredinama je prirodna karakteristika Hielschera visokokvalitetnih miksera.
Хиелсцхер Ултрасонична терапија’ industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: