แมกนีเซียมไฮไดรด์ขนาดนาโนเป็นการจัดเก็บไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพ

Sonication ถูกนําไปใช้กับแมกนีเซียมไฮไดรด์เพื่อเร่งการไฮโดรไลซิสของแมกนีเซียมไฮไดรด์เพื่อเพิ่มการสร้างไฮโดรเจน นอกจากนี้ แมกนีเซียมไฮไดรด์ที่มีโครงสร้างนาโนอัลตราโซนิก เช่น อนุภาคนาโน MgH2 แสดงความสามารถในการกักเก็บไฮโดรเจนที่ดีขึ้น

แมกนีเซียมไฮไดรด์สําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน

แมกนีเซียมไฮไดรด์ MgH₂ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในฐานะตัวเลือกสําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน ประโยชน์หลักคือทรัพยากรที่อุดมสมบูรณ์ประสิทธิภาพสูงน้ําหนักเบาต้นทุนต่ําและความปลอดภัย เมื่อเปรียบเทียบกับไฮไดรด์อื่น ๆ ที่ใช้สําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน MgH₂ มีความหนาแน่นในการกักเก็บไฮโดรเจนสูงสุดถึง 7.6 wt % ไฮโดรเจนสามารถเก็บไว้ในมก. ในรูปของไฮไดรด์โลหะที่มีส่วนผสมของมก. กระบวนการสังเคราะห์ MgH2 เรียกว่าการแยกตัวทางเคมีแบบแยกตัว วิธีทั่วไปในการผลิตเมทัลไฮไดรด์ที่มีส่วนผสมของ Mg จาก Mg และ H2 คือการก่อตัวที่อุณหภูมิ 300–400°C และความดันไฮโดรเจน 2.4–40 MPa สมการการก่อตัวมีดังนี้: Mg + H₂ ⇌ มก. H₂
การอบชุบด้วยความร้อนสูงมาพร้อมกับผลการย่อยสลายที่สําคัญของไฮไดรด์ เช่น การตกผลึกใหม่ การแยกเฟส การรวมตัวกันของอนุภาคนาโน เป็นต้น นอกจากนี้อุณหภูมิและความดันสูงทําให้การก่อตัวของ MgH2 ใช้พลังงานมากซับซ้อนและมีราคาแพง

อัลตราโซนิกไฮโดรไลซิสของแมกนีเซียมไฮไดรด์

Hiroi et al. (2011) แสดงให้เห็นว่าการ sonication ของอนุภาคนาโน MgH2 และเส้นใยนาโนช่วยเพิ่มปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส MgH2 + 2H2O = Mg (OH) 2 + 2H2 + 277 kJ ในการศึกษานี้ เส้นใยนาโน MgH2 แสดงความสามารถในการกักเก็บไฮโดรเจนสูงสุด 14.4 มวล% ที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนี้นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าการผสมผสานระหว่าง sonication และ MgH2 ไฮโดรไลซิสนั้นมีประสิทธิภาพอย่างมากสําหรับการสร้างไฮโดรเจนอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องให้ความร้อนและเติมสารเคมีใด ๆ พวกเขายังพบว่าอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ําเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดเพื่อให้ได้อัตราการแปลงสูง อัตราการไฮโดรไลซิสที่คลื่นความถี่ต่ํา "สูงถึง 76% ในแง่ของระดับปฏิกิริยาที่ 7.2 ks ที่ความถี่อัลตราโซนิก 28 kHz ค่านี้มากกว่า 15 เท่าของค่าที่ได้รับในกรณีของตัวอย่างที่ไม่เป็นโซนิค ซึ่งบ่งชี้ถึงความหนาแน่นของไฮโดรเจนเทียบเท่า 11.6 มวล% บนพื้นฐานของน้ําหนักของ MgH2"
ผลการวิจัยพบว่าอัลตราซาวนด์จะช่วยเพิ่มปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของ MgH2 โดยการเพิ่มค่าคงที่ของอัตราปฏิกิริยาเนื่องจากการสร้างอนุมูลและการผลัดเซลล์ผิวชั้นพาสซีฟของ Mg(OH)2 เหนือ MgH2 ที่ไม่ได้ทําปฏิกิริยาเนื่องจากการสร้างแรงเฉือนขนาดใหญ่ (Hiroi et al. 2011)

ปัญหา: ไฮโดรไลซิสช้าของแมกนีเซียมไฮไดรด์

มีการส่งเสริมการไฮโดรไลซิสของแมกนีเซียมไฮไดรด์ผ่านการกัดลูก การบําบัดน้ําร้อน หรือสารเคมี แต่ไม่พบว่าช่วยเพิ่มอัตราการแปลงสารเคมีอย่างมีนัยสําคัญ เกี่ยวกับการเติมสารเคมี สารเคมี เช่น สารบัฟเฟอร์ คีเลเตอร์ และตัวแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งช่วยป้องกันการก่อตัวของชั้น Mg(OH)2 แบบทู่ ทําให้เกิดสิ่งสกปรกในกระบวนการหมุนเวียนหลัง Mg

วิธีการแก้: การกระจายอัลตราโซนิกของแมกนีเซียมไฮไดรด์

การกระจายอัลตราโซนิกและการกัดแบบเปียกเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตอนุภาคและผลึกขนาดนาโนที่มีเส้นโค้งการกระจายที่แคบมาก ด้วยการกระจายแมกนีเซียมไฮไดรด์อย่างสม่ําเสมอในขนาดนาโนพื้นที่ผิวที่ใช้งานอยู่จะขยายใหญ่ขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ นอกจากนี้การ sonication ยังขจัดชั้นทู่และเพิ่มการถ่ายโอนมวลเพื่ออัตราการแปลงสารเคมีที่เหนือกว่า การกัดอัลตราโซนิกการกระจายตัวการแยกตัวและการทําความสะอาดพื้นผิวอนุภาคเป็นเลิศเทคนิคการกัดอื่น ๆ ในด้านประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือและความเรียบง่าย

การกัดและการกระจายแบบเปียกอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสําหรับการลดขนาดอนุภาคเช่นแมกนีเซียมไฮไดรด์

แมกนีเซียมไฮไดรด์โครงสร้างนาโนเป็นการจัดเก็บไฮโดรเจนที่ดีขึ้น

แมกนีเซียมไฮไดรด์ที่มีโครงสร้างนาโนได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ว่าเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพซึ่งช่วยให้สามารถเพิ่มคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ของ MgH2 ได้พร้อมกัน โครงสร้างแมกนีเซียมขนาดนาโน / โครงสร้างนาโน เช่น อนุภาคนาโน MgH2 และเส้นใยนาโนสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการลดขนาดอนุภาคและเกรน ซึ่งจะช่วยลดการก่อตัวของเอนทาลปี้ ΔH การคํานวณเผยให้เห็นว่าอุปสรรคปฏิกิริยาสําหรับการสลายตัวของ MgH2 ขนาดนาโนนั้นต่ํากว่า MgH2 จํานวนมากอย่างน่าทึ่ง ซึ่งบ่งชี้ว่าวิศวกรรมโครงสร้างนาโนของ MgH2 นั้นเอื้ออํานวยต่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ (เทียบ Ren et al., 2023)

การเปรียบเทียบอุปสรรคด้านพลังงานสําหรับการดูดซึมไฮโดรเจนและการดูดซับของ MgH2 จํานวนมากและ MgH2 ที่มีโครงสร้างนาโน
(การศึกษาและกราฟ: ©Zhang et al., 2020)

อัลตราโซนิกนาโนไซส์และโครงสร้างนาโนของแมกนีเซียมไฮไดรด์

โครงสร้างนาโนอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งช่วยให้สามารถเปลี่ยนอุณหพลศาสตร์ของแมกนีเซียมไฮไดรด์ได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความจุของไฮโดรเจน อนุภาคนาโน MgH2 ที่ละเอียดเป็นพิเศษแสดงความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ แมกนีเซียมไฮไดรด์ขนาดนาโนเป็นวิธีลดอุณหภูมิไฮโดรเจน ab-/de-sorption ลงอย่างมาก และเพิ่มอัตราการเติมไฮโดรเจนซ้ํา/ดีไฮโดรเจนของ MgH2 เนื่องจากการแนะนําข้อบกพร่อง การทําให้เส้นทางการแพร่กระจายของไฮโดรเจนสั้นลง
การบําบัดด้วยโซโนเคมีอย่างง่ายทําให้มีความเป็นไปได้ในการก่อตัวของไฮไดรด์พลังงานต่ําโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการบําบัดด้วยอนุภาคแมกนีเซียม ตัวอย่างเช่น Baidukova et al. (2026) แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการสร้างไฮไดรด์พลังงานต่ําในเมทริกซ์แมกนีเซียม-แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ที่มีรูพรุนโดยการบําบัดอนุภาคแมกนีเซียมในสารแขวนลอยที่เป็นน้ํา

นาโนแมกนีเซียมไฮไดรด์สังเคราะห์ด้วยโซโนเคมีเพื่อการจัดเก็บไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพ

อนุภาคนาโนแมกนีเซียมไฮไดรด์ที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิกให้การย้อนกลับอุณหภูมิแวดล้อมของการจัดเก็บไฮโดรเจนแบบย้อนกลับได้ 6.7 wt%
การใช้ไฮไดรด์โลหะเบาเป็นตัวพาสําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจนเป็นแนวทางที่มีแนวโน้มสําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจนอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ แมกนีเซียมไฮไดรด์ (MgH2) ซึ่งเป็นโลหะไฮไดรด์ชนิดหนึ่งได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีปริมาณไฮโดรเจนสูงและแมกนีเซียมในธรรมชาติมากมาย อย่างไรก็ตาม MgH2 จํานวนมากมีข้อเสียคือมีความเสถียร โดยปล่อยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงมากมากกว่า 300°C เท่านั้น สิ่งนี้ไม่สามารถทําได้และไม่มีประสิทธิภาพสําหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการจัดเก็บไฮโดรเจน
Zhang et al. (2020) ตรวจสอบความเป็นไปได้ของการจัดเก็บไฮโดรเจนแบบย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิแวดล้อมโดยการสร้างอนุภาคนาโนขนาดเล็กพิเศษของ MgH2 พวกเขาใช้ sonication เพื่อเริ่มต้นกระบวนการ metathesis ซึ่งเป็นกระบวนการสลายตัวสองครั้งอย่างมีประสิทธิภาพ Sonication ถูกนําไปใช้กับสารละลายที่ประกอบด้วยของเหลวและของแข็งโดยมีจุดประสงค์เพื่อสร้างอนุภาคนาโน อนุภาคนาโนเหล่านี้โดยไม่มีโครงสร้างนั่งร้านเพิ่มเติมผลิตได้สําเร็จโดยมีขนาดประมาณ 4-5 นาโนเมตร สําหรับอนุภาคนาโนเหล่านี้ y วัดความสามารถในการกักเก็บไฮโดรเจนแบบย้อนกลับได้ที่ 6.7 wt% ที่ 30°C ซึ่งเป็นความสําเร็จที่สําคัญที่ไม่เคยแสดงให้เห็นมาก่อน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์และอุปสรรคทางจลนศาสตร์ที่ลดลง อนุภาคนาโนเปลือยยังแสดงพฤติกรรมการหมุนเวียนไฮโดรเจนที่เสถียรและรวดเร็วในช่วง 50 รอบที่ 150°C ซึ่งเป็นการปรับปรุงที่โดดเด่นเมื่อเทียบกับ MgH2 จํานวนมาก การค้นพบเหล่านี้นําเสนอการ sonication เป็นการรักษาที่มีศักยภาพซึ่งนําไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของ MgH2 สําหรับการจัดเก็บไฮโดรเจน
(อ้างอิง Zhang et al. 2020)

การกระจายขนาดอนุภาค Ultrafine MgH2 ที่เตรียมไว้หลังการ sonication
(การศึกษาและกราฟ: ©Zhang et al., 2020)

เครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการรักษาแมกนีเซียมไฮไดรด์

โซโนเคมี – การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์พลังงานกับปฏิกิริยาเคมี – เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่เชื่อถือได้ซึ่งอํานวยความสะดวกและเร่งการสังเคราะห์ปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาและปฏิกิริยาอื่น ๆ กลุ่มผลิตภัณฑ์อัลตราโซนิกของ Hielscher ครอบคลุมตั้งแต่เครื่องอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดไปจนถึงระบบ sonochemical อุตสาหกรรมสําหรับการใช้งานทางเคมีทุกประเภทเช่นการไฮโดรไลซิสของแมกนีเซียมไฮไดรด์และการกัดนาโน / โครงสร้างนาโน สิ่งนี้ช่วยให้เราที่ Hielscher สามารถนําเสนอเครื่องอัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสําหรับกระบวนการ MgH2 ที่คุณคาดการณ์ไว้ พนักงานที่มีประสบการณ์มายาวนานของเราจะช่วยเหลือคุณตั้งแต่การทดสอบความเป็นไปได้และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการไปจนถึงการติดตั้งระบบอัลตราโซนิกของคุณในระดับการผลิตขั้นสุดท้าย
รอยเท้าขนาดเล็กของเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกของเราตลอดจนความเก่งกาจในตัวเลือกการติดตั้งทําให้พอดีกับโรงงานแปรรูปในพื้นที่ขนาดเล็ก โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกได้รับการติดตั้งทั่วโลกในโรงงานผลิตเคมีปิโตรเคมีและวัสดุนาโน

แบทช์และอินไลน์

อุปกรณ์ sonochemical ของ Hielscher สามารถใช้สําหรับการประมวลผลแบบแบทช์และแบบไหลผ่านอย่างต่อเนื่อง การประมวลผลแบทช์อัลตราโซนิกเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการทดสอบกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพและระดับการผลิตขนาดเล็กถึงขนาดกลาง สําหรับการผลิตวัสดุในปริมาณมากการประมวลผลแบบอินไลน์อาจได้เปรียบกว่า กระบวนการผสมแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่องต้องใช้การตั้งค่าที่ซับซ้อน – ประกอบด้วยปั๊ม ท่อ หรือท่อและถัง - แต่มีประสิทธิภาพสูง รวดเร็ว และใช้แรงงานน้อยกว่ามาก Hielscher Ultrasonics มีการตั้งค่า sonochemical ที่เหมาะสมที่สุดสําหรับปฏิกิริยาการสังเคราะห์โซโนปริมาณการประมวลผลและเป้าหมายของคุณ

โพรบอัลตราโซนิกและเครื่องปฏิกรณ์สําหรับการไฮโดรไลซิส MgH2 ในทุกขนาด

กลุ่มผลิตภัณฑ์ Hielscher Ultrasonics ครอบคลุมสเปกตรัมทั้งหมดของโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกตั้งแต่เครื่องอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดบนโต๊ะและระบบนําร่องไปจนถึงโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบที่มีความสามารถในการประมวลผลรถบรรทุกต่อชั่วโมง กลุ่มผลิตภัณฑ์ทั้งหมดช่วยให้เราสามารถนําเสนอโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสําหรับกําลังการผลิตและเป้าหมายการผลิตของคุณ
ระบบตั้งโต๊ะอัลตราโซนิกเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการทดสอบความเป็นไปได้และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ การขยายขนาดเชิงเส้นตามพารามิเตอร์กระบวนการที่กําหนดไว้ทําให้ง่ายต่อการเพิ่มความสามารถในการประมวลผลจากล็อตขนาดเล็กไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบ การเพิ่มขนาดสามารถทําได้โดยการติดตั้งหน่วยอัลตราโซนิกที่ทรงพลังกว่าหรือการรวมกลุ่มเครื่องอัลตราโซนิกหลายเครื่องพร้อมกัน ด้วย UIP16000 Hielscher นําเสนอโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกที่ทรงพลังที่สุดทั่วโลก

แอมพลิจูดที่ควบคุมได้อย่างแม่นยําเพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ทั้งหมดสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําและด้วยเหตุนี้ม้าทํางานที่เชื่อถือได้ในการผลิต แอมพลิจูดเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพและประสิทธิผลของปฏิกิริยาโซโนเคมี โปรเซสเซอร์ Hielscher Ultrasonics ทั้งหมดช่วยให้สามารถตั้งค่าแอมพลิจูดได้อย่างแม่นยํา Sonotrodes และแตรบูสเตอร์เป็นอุปกรณ์เสริมที่ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนแอมพลิจูดได้ในช่วงที่กว้างยิ่งขึ้น โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากและให้ความเข้มของอัลตราโซนิกที่ต้องการสําหรับการใช้งานที่ต้องการ แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน
การตั้งค่าแอมพลิจูดที่แม่นยําและการตรวจสอบพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกอย่างถาวรผ่านซอฟต์แวร์อัจฉริยะช่วยให้คุณสามารถรักษารีแกนต์ของคุณด้วยสภาวะอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงสุด การ sonication ที่เหมาะสมที่สุดสําหรับอัตราการแปลงสารเคมีที่โดดเด่น!
ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง สิ่งนี้ทําให้อุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นเครื่องมือการทํางานที่เชื่อถือได้ซึ่งตอบสนองความต้องการในกระบวนการทางเคมีของคุณ

คุณภาพสูงสุด – ออกแบบและผลิตในประเทศเยอรมนี

ในฐานะธุรกิจที่ดําเนินกิจการโดยครอบครัวและดําเนินกิจการโดยครอบครัว Hielscher ให้ความสําคัญกับมาตรฐานคุณภาพสูงสุดสําหรับโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก เครื่องอัลตราโซนิกทั้งหมดได้รับการออกแบบผลิตและทดสอบอย่างละเอียดในสํานักงานใหญ่ของเราใน Teltow ใกล้กับเบอร์ลินประเทศเยอรมนี ความทนทานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ทําให้เป็นม้าทํางานในการผลิตของคุณ การทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันภายใต้ภาระเต็มที่และในสภาพแวดล้อมที่ต้องการเป็นลักษณะตามธรรมชาติของเครื่องผสมประสิทธิภาพสูงของ Hielscher
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรม Hielscher Ultrasonics สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมาก แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถทํางานต่อเนื่องได้อย่างง่ายดายในการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้นมี sonotrodes อัลตราโซนิกแบบกําหนดเอง

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: