Ultraljud är en effektiv och enkel metod för att producera magnesiumhydrid för vätelagring. Ultraljud accelererar hydrolys av magnesium och väte för att bilda magnesiumhydrid. I motsats till den konventionella dissociativa chemisorption processen körs ultraljud hydrolys av magnesiumhydrid i rumstemperatur och omgivande tryck. Detta gör den sono-kemiska vägen enkel, säker och lättillgänglig. Högpresterande ultraljud möjliggör snabb och effektiv produktion av stora magnesiumhydrid bulk.

Magnesiumhydrid för vätgaslagring

Magnesiumhydrid, MgH₂, har uppmärksammats mycket som alternativ för vätgaslagring. Huvudsakliga fördelar är dess riklig resurs, hög prestanda, låg vikt, låg kostnad, och säkerhet. I jämförelse med andra hydrider som kan använda för vätgaslagring, har MgH₂ har de högsta vätgaslagringstätheterna med upp till 7,6 wt %. Vätgas kan lagras i Mg i form av Mg-baserade metallhydrider. Processen för MgH2 syntes är känd som dissociativ chemisorption. En vanlig metod för att framställa Mg-baserad metallhydrid från Mg och H2, är formationen vid en temperatur på 300–400°C och ett vätetryck på 2,4–40 MPa. Bildandelikställanden går som efter: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Den höga värmebehandlingen kommer med betydande nedbrytningseffekter av hydriderna, såsom omkristallisering, fassegregering, nanopartiklar tätort etc. Vidare gör höga temperaturer och tryck bildandet av MgH2 energikrävande, komplext och därigenom dyrt. En alternativ icke-termisk och betydligt enklare metod är ultraljud främjas hydrolys av magnesiumhydrid vid rumstemperatur och omgivande tryck.

Ultraljud hydrolys av Magnesium Hydride

Ultraljud är välkänt för sin förmåga att initiera och påskynda kemiska reaktioner, att påverka kemiska vägar och att förbättra den totala effektiviteten av en reaktion. De positiva effekterna av lågfrekventa, hög effekt ultraljud på kemiska reaktioner kallas sono-kemi.
Power ultraljud tillämpas redan på många heterogena reaktioner, katalyser och synteser i R&D och industriellt stadium för att öka avkastningen, omräkningskursen och den totala reaktionseffektiviteten. För hydrolytisk syntes av magnesiumhydrid, ultraljudsbehandling har vetenskapligt visat sig vara mycket fördelaktigt, alltför.
Ultraljudsbehandling förbättrar massöverföring därigenom påskynda reaktionen, och hjälper till att övervinna den termodynamiska och kinetik hinder. Värmeenergi, dvs värme, krävs för att driva absorptionen /desorptionsupptytandeprocesserna i magnesium. Användningen av icke-direkta termiska energikällor såsom makt ultraljud är ett effektivt alternativ för att destabilisera magnesiumhydrid.
Forskargruppen av Hiroi et al. (2011) undersökte effekten av ultraljud vid olika frekvenser på hydrolysen av magnesiumhydrid (MgH2). De fann att lågfrekvent ultraljud var den mest effektiva metoden för att få en hög omvandlingsfrekvens. Den hydrolys hastighet vid låg frekvens ultraljudsbehandling "nått så högt som 76% när det gäller reaktionsgraden vid 7,2 ks vid en ultraljud frekvens av 28 kHz. Detta värde var mer än 15 gånger det värde som erhölls i fråga om det icke-sonikerade provet, vilket indikerar en likvärdig vätedensitet på 11,6 massprocent på grundval av mgH2:s vikt."
Resultaten visade att ultraljud kommer att förstärka hydrolys reaktion mgH2 genom att öka reaktionshastighet konstant på grund av att generering av radikala och exfolierande det passiva lagret av Mg(OH)2 över den oreagerade MgH2 på grund av att generering av stora skjuvning krafter. (Hiroi et al. 2011)

Problem: Långsam hydrolys av MagnesiumHydride

Främjande av MgH2 hydrolys via bollfräsning, varmvattenbehandling eller kemiska tillsatser har undersökts, men befanns inte förstärka den kemiska omräkningskursen på ett betydande sätt. Angående tillsats av kemikalier, kemiska tillsatser, såsom buffringsmedel, kelatorer, och jonbytare, som bidrog till att förhindra bildandet av en passiveating Mg(OH)2 skikt, producerade föroreningar i post-Mg-cykelprocessen.

Lösning: Ultraljud Dispersing av Magnesium Hydride

Ultraljud spridning och våt-fräsning är en mycket effektiv teknik för att producera nano-storlek partiklar och kristaller med en mycket smal fördelning kurva. Genom att magnesiumhydriden sprids jämnt i nano-storlek blir den aktiva ytan betydligt förstorad. Vidare, sonication tar bort passiveating lager och ökar massöverföring för överlägsen kemiska omräkningskurser. Ultraljud fräsning, dispergering, deagglomeration och partikel ytrengöring excel andra fräsning tekniker i effektivitet, tillförlitlighet och enkelhet.

Ultraljud våt-fräsning och spridning är en mycket effektiv metod för partikelstorlek minskning, t ex av magnesiumhydrid

Ultraljud Nanostructuring av MgH2

Nano-size / nano-strukturerade magnesiumbaserade strukturer som MgH2 nanopartiklar och nanofibrer kan ytterligare förstärkas genom att minska partikel- och kornstorleken och därigenom minska deras hydridbildning entalpi ΔH. Ultraljud nanostructuring är en mycket effektiv teknik som gör det möjligt att ändra termodynamiken i magnesiumhydrid utan att påverka vätgaskapaciteten. De ultrafina Nanopartiklarna mgH2 uppvisar en avsevärt förbättrad vätedesorptionskapacitet.

Högpresterande ultrasonicators för MgH2 Hydrolys

sonochemistry – tillämpningen av makt ultraljud till kemiska reaktioner – är en tillförlitlig bearbetningsteknik, som underlättar och påskyndar synteserna, katalytiska reaktioner och andra hetergena reaktioner. Hielscher Ultrasonics portfölj täcker hela sortimentet från kompakta lab ultrasonicators till industriella sonochemical system för alla typer av kemiska tillämpningar såsom hydrolys av magnesiumhydrid och dess nano-fräsning / nano-strukturering. Detta gör att vi på Hielscher att erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudsator för din planerade MgH2 syntes. Vår lång-tid erfarna personal kommer att hjälpa dig från genomförbarhetstester och processoptimering till installation av ditt ultraljud system på slutlig produktionsnivå.
Den lilla fot-print av våra ultraljud homogenisatorer samt deras mångsidighet i installationsalternativ gör dem passar även i små utrymmen bearbetningsanläggningar. Ultraljud processorer är installerade över hela världen i fin kemi, petro-kemi, och nano-material produktionsanläggningar.

Batch och Infogad

Hielschers sonochemical equipmment kan användas för satsvis och kontinuerlig genomflödesbearbetning. Ultraljud batchbearbetning är idealisk för processtestning, optimering och liten till medelstora produktionsnivå. För en producerar stora volymer av material, inline bearbetning kan vara mer fördelaktigt. En kontinuerlig inline-blandningsprocess kräver en sofistikerad inställning – består i en pump, slangar eller rör och tankar -, men det är mycket effektiv, snabb och kräver betydligt mindre arbetskraft. Hielscher Ultrasonics har den mest lämpliga sonochemical setup för din sono-syntes reaktion, bearbetning volym och mål.

Ultraljud Sonder och reaktorer för MgH2 Hydrolys i valfri skala

Hielscher Ultrasonics produktsortiment täcker hela spektrumet av ultraljud processorer från kompakta lab ultrasonicators över bänk-top och pilotsystem till helt-industriella ultraljud processorer med kapacitet att bearbeta truckloads per timme. Det fullständiga produktsortimentet gör att vi kan erbjuda dig den mest lämpliga ultraljudshomogenisator för din processkapacitet och produktionsmål.
Ultraljud benchtop system är idealiska för genomförbarhetstest och processoptimering. Linjär uppskalning baserad på etablerade processparametrar gör det mycket enkelt att öka bearbetningskapaciteten från mindre partier till helt kommersiell produktion. Uppskalning kan göras genom att antingen installera en mer kraftfull ultraljudsenhet eller klustring flera ultrasonicators parallellt. Med UIP16000 erbjuder Hielscher den mest kraftfulla ultraljudshomogeniseraren världen över.

Exakt kontrollerbara amplituder för optimala resultat

Alla Hielscher ultrasonicators är exakt kontrollerbara och därigenom pålitliga arbetshästar i produktion. Amplituden är en av de avgörande processparametrar som påverkar effektiviteten och effektiviteten hos sonochemical reaktioner Alla Hielscher Ultrasonics’ processorer möjliggör den exakta inställningen av amplituden. Sonotrodes och booster horn är tillbehör som gör det möjligt att modifiera amplituden i ett ännu bredare sortiment. Hielschers industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder och leverera den nödvändiga ultraljudsintensiteten för krävande applikationer. Amplituder på upp till 200μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift.
Exakta amplitudinställningar och den permanenta övervakningen av ultraljudsprocessparametrarna via smart programvara ger dig möjligheten att behandla dina reagants med de mest effektiva ultraljudsförhållandena. Optimal ultraljudsbehandling för en enastående kemisk omvandlingsfrekvens!
Robustheten i Hielschers ultraljudsutrustning möjliggör 24/7-drift vid kraftig och i krävande miljöer. Detta gör Hielschers ultraljudsutrustning till ett pålitligt arbetsredskap som uppfyller dina kemiska processkrav.

Högsta kvalitet – Designad och Tillverkad i Tyskland

Som ett familjeägt och familjeägt företag prioriterar Hielscher högsta kvalitet för sina ultraljudsprocessorer. Alla ultraljudsapparater är konstruerade, tillverkade och noggrant testade i vårt huvudkontor i Teltow nära Berlin, Tyskland. Robusthet och tillförlitlighet i Hielschers ultraljudsutrustning gör den till en arbetshäst i din produktion. 24/7 drift under full belastning och i krävande miljöer är en naturlig egenskap hos Hielschers högpresterande blandare.
Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljudssonotrodes.

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: