Нанорозмірний гідрид магнію як ефективне зберігання водню

Ультразвукова обробка застосовується до гідриду магнію з метою прискорення гідролізу гідриду магнію для посилення генерації водню. Крім того, ультразвуково наноструктурований гідрид магнію, тобто наночастинки MgH2, показують покращену ємність зберігання водню.

Гідрид магнію для зберігання водню

Гідрид магнію може бути ефективно і недорого синтейзований за допомогою ультразвукового гідролізуГідрид магнію, MgH2, привернув широку увагу як варіант зберігання водню. Основними перевагами є його багатий ресурс, висока продуктивність, невелика вага, низька вартість та безпека. У порівнянні з іншими гідридами, придатними для зберігання водню, MgH2 Має найвищу щільність зберігання водню - до 7,6 мас. Водень може зберігатися в Mg у вигляді гідридів металів на основі Mg. Процес синтезу MgH2 відомий як дисоціативна хемосорбція. Поширеним способом отримання гідриду металу на основі Mg з Mg і H2 є утворення при температурі 300–400°С і тиску водню 2,4–40 МПа. Рівняння освіти виглядає наступним чином: Mg + H2 ⇌ MgH2
Висока термічна обробка супроводжується значними ефектами деградації гідридів, такими як рекристалізація, фазова сегрегація, агломерація наночастинок тощо. Крім того, високі температури і тиск роблять утворення MgH2 енергоємним, складним і тим самим дорогим.

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


MultiSonoReactor MSR-4 для великої пропускної обробки ультразвуком гідриду магнію

MultiSonoReactor MSR-4 для великої пропускної обробки ультразвуком гідриду магнію

Ультразвуковий гідроліз гідриду магнію

Hiroi et al. (2011) продемонстрували, що ультразвукова обробка наночастинок MgH2 і нановолок посилює реакцію гідролізу MgH2 + 2H2O = Mg (OH) 2 + 2H2 + 277 кДж. У цьому дослідженні нановолокна MgH2 продемонстрували максимальну ємність зберігання водню 14,4% при кімнатній температурі. Крім того, дослідники продемонстрували, що комбінація ультразвукової обробки та гідролізу MgH2 значно ефективна для ефективного виробництва водню без нагрівання та додавання будь-якого хімічного агента. Вони також виявили, що низькочастотне ультразвук є найбільш ефективним методом для отримання високого коефіцієнта конверсії. Швидкість гідролізу при низькій частоті ультразвукової обробки "досягла 76% з точки зору ступеня реакції при 7,2 ks при ультразвуковій частоті 28 кГц. Це значення більш ніж у 15 разів перевищувало значення, отримане у випадку ультразвукового зразка, що вказує на еквівалентну щільність водню 11,6 маси% на основі ваги MgH2».
Результати показали, що ультразвук посилить реакцію гідролізу MgH2 за рахунок збільшення постійної швидкості реакції за рахунок генерації радикалів і відлущування пасивного шару Mg (OH)2 над нереагованім MgH2 за рахунок генерації великих сил підстрижування. (Хірой та ін.) 2011)

Проблема: Повільний гідроліз гідриду магнію

Дослідження сприяння гідролізу гідридів магнію за допомогою кульового фрезерування, очищення гарячою водою або хімічних добавок не було виявлено, але не було виявлено, що він значно підвищує коефіцієнт хімічної конверсії. Що стосується додавання хімічних речовин, то хімічні добавки, такі як буферні агенти, ентеросорбенти та іонообмінники, які допомагали запобігти утворенню пасивуючого шару Mg(OH)2, виробляли домішки в процесі циклічного руху після Mg.

Рішення: Ультразвукова диспергування гідриду магнію

Ультразвукова диспергування та мокре фрезерування є високоефективною технікою для виробництва нанорозмірних частинок та кристалів з дуже вузькою кривою розподілу. Рівномірно розсіюючи гідрид магнію в нанорозмірних розмірах, активна площа поверхні значно збільшується. Крім того, ультразвукова обробка видаляє пасивні шари та збільшує передачу маси для чудових показників хімічної конверсії. Ультразвукове фрезерування, диспергування, деагломерація та очищення поверхні частинок перевершують інші методи фрезерування в ефективності, надійності та простоті.

Ультраакулятор UIP1000hdT є потужним диспергатором для середніх виробничих масштабів.

Sonicator UIP1000hdT для безперервної вбудованої обробки гідриду магнію

Ультразвукове фрезерування та диспергування є високоефективним методом зменшення розміру частинок, наприклад, гідрид магнію

Ультразвукове мокре фрезерування та диспергування є високоефективним методом зменшення розміру частинок, наприклад, гідрид магнію

Наноструктурований гідрид магнію як покращене зберігання водню

Науково доведено, що наноструктурування гідридів магнію є ефективною стратегією, яка дозволяє одночасно посилювати аб/десорбційні термодинамічні та кінетичні властивості MgH2. Нанорозмірні / наноструктуровані структури на основі магнію, такі як наночастинки MgH2 і нановолокна, можуть бути додатково покращені за рахунок зменшення розміру частинок і зерен, тим самим зменшуючи ентальпію їх гідридного утворення ΔH. Розрахунки показали, що реакційний бар'єр для розкладання нанорозмірного MgH2 був значно нижчим, ніж у об'ємного MgH2, що вказує на те, що наноструктурна інженерія MgH2 термодинамічно та кінетично сприятлива для підвищення продуктивності. (пор. Рен та ін., 2023)

Ультразвуково наноструктурований гідрид магнію пропонує покращений енергетичний баланс для поглинання та десорбції водню об'єму MgH2

Порівняння енергетичних бар'єрів поглинання та десорбції водню об'ємного MgH2 та наноструктурованого ультрадисперсного MgH2.
(дослідження та графік: ©Чжан та ін., 2020)

Ультразвукові нанорозміри та наноструктурування гідриду магнію

Дослідницька група доктора Андрєєвої досліджувала сприятливий вплив ультразвукової обробки на наноструктурування металів і мінералів, таких як магнійУльтразвукова наноструктуризація є високоефективною технікою, яка дозволяє змінювати термодинаміку гідриду магнію, не впливаючи на ємність водню. Ультрадисперсні наночастинки MgH2 демонструють значно покращену здатність до десорбції водню. Нанорозмірний гідрид магнію є способом значного зниження температури ab-/de-сорбції водню та збільшення швидкості ре/дегідрування MgH2, за рахунок введення дефектів, скорочення шляхів дифузії водню, збільшення ділянок зародження та дестабілізації зв'язку Mg–H.
Проста сонохімічна обробка забезпечує можливість утворення низькоенергетичних гідридів, особливо в разі обробки частинок магнію. Наприклад, Baidukova et al. (2026) продемонстрували можливість формування низькоенергетичних гідридів у пористій матриці гідроксиду магнію-магнію за допомогою сонохімічної обробки частинок магнію у водних суспензіях.

Сонохімічно синтезований нано-магнієвий гідрид для ефективного зберігання водню

Ультразвуково підготовлені наночастинки гідриду магнію досягають оборотності температури навколишнього середовища 6,7 мас.% оборотного зберігання водню
Використання легких металогідридів як носіїв для зберігання водню є перспективним підходом для безпечного та ефективного зберігання водню. Один особливий гідрид металу, гідрид магнію (MgH2), придбав значний інтерес завдяки високому вмісту водню і великій кількості магнію в природі. Однак об'ємний MgH2 має недолік у тому, що він стабільний, вивільняючи водень лише при дуже високих температурах понад 300 ° C. Це непрактично і неефективно для додатків, пов'язаних зі зберіганням водню.
Zhang et al. (2020) досліджували можливість оборотного зберігання водню при температурі навколишнього середовища шляхом створення ультрадисперсних наночастинок MgH2. Вони використовували ультразвукову обробку для того, щоб ініціювати процес метатези, який фактично є подвійним процесом розкладання. Ультразвукова обробка була застосована до суспензії, що складається в рідині та твердих тілах з метою створення наночастинок. Ці наночастинки, без будь-яких додаткових структур риштування, успішно вироблялися з розмірами переважно близько 4-5 нм. Для цих наночастинок y виміряв оборотну ємність зберігання водню 6,7 мас.% при 30 ° C, значне досягнення, яке раніше не було продемонстровано. Це стало можливим завдяки термодинамічної дестабілізації і зниження кінетичних бар'єрів. Голі наночастинки також продемонстрували стабільну і швидку поведінку водневого циклу протягом 50 циклів при 150 ° C, що є помітним поліпшенням у порівнянні з об'ємним MgH2. Ці результати представляють ультразвукову обробку як потенційне лікування, що веде до більш високої ефективності MgH2 для зберігання водню.
(пор. Чжан та ін. 2020)

Ультразвуково дисперсні частинки гідриду магнію демонструють розподіл нанорозмірів. Нанорозмірний MgH2 демонструє покращені властивості зберігання водню.

Розподіл розмірів частинок ультратонкий MgH2, підготовлений після ультразвукової обробки.
(дослідження та графік: ©Чжан та ін., 2020)

Ультразвукове лікування гідридом магнію

  • Швидша реакція
  • Вищий коефіцієнт конверсії
  • Наноструктурований MgH2
  • Видалення пасивуючих шарів
  • Більш повна реакція
  • збільшена масова передача
  • Вища дохідність
  • Покращена сорбція водню
Ультразвукова потокова комірка для вбудованого фрезерування та нанорозміру гідриду магнію. Нанорозмірний MgH2 демонструє покращені ємності зберігання водню.

Ультразвуковий скляний реактор для вбудованої наноструктуризації суспензій MgH2

 

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Високопродуктивні ультразвукові апарати для лікування гідридом магнію

Сонохімія – застосування силового ультразвуку до хімічних реакцій – є надійною технологією обробки, яка полегшує і прискорює синтез, каталітичні реакції та інші гетерогенні реакції. Портфоліо Hielscher Ultrasonics охоплює повний спектр від компактних лабораторних ультразвукових апаратів до промислових сонохімічних систем для всіх видів хімічних застосувань, таких як гідроліз гідриду магнію та його нанофрезерування / наноструктурування. Це дозволяє нам у Hielscher запропонувати вам найбільш підходящий ультразвуковий пристрій для передбачуваного процесу MgH2. Наші багаторічні досвідчені співробітники допоможуть вам від техніко-економічних обґрунтувань та оптимізації процесу до встановлення вашої ультразвукової системи на кінцевому рівні виробництва.
Невеликий фут-принт наших ультразвукових гомогенізаторів, а також їх універсальність у варіантах установки роблять їх придатними навіть для об'єктів обробки малого простору. Ультразвукові процесори встановлюються по всьому світу в тонкій хімії, нафтохімії та виробництві наноматеріалів.

Пакетний і вбудований

Сонохімічне обладнання Hielscher може використовуватися для періодичної та безперервної потокової обробки. Ультразвукова пакетна обробка ідеально підходить для тестування процесу, оптимізації та малого та середнього рівня виробництва. Для виробництва великих обсягів матеріалів вбудована обробка може бути більш вигідною. Безперервний процес вбудованого змішування вимагає складного налаштування – складається з насоса, шлангів або труб і резервуарів , але він високоефективний, швидкий і вимагає значно менше праці. Hielscher Ультразвук має найбільш підходящу сонохімічну установку для вашої реакції соно-синтезу, об'єму обробки та цілей.

Ультразвукові зонди та реактори для гідролізу MgH2 в будь-якому масштабі

UIP4000hdT потоку для вбудованої sonication на промислових масштабахДіапазон продуктів Hielscher Ultrasonics охоплює повний спектр ультразвукових процесорів від компактних лабораторних ультраакукаторів над настільними та пілотними системами до повністю промислових ультразвукових процесорів з здатністю обробляти вантажі на годину. Повний асортимент продукції дозволяє нам запропонувати вам найбільш підходящий ультразвуковий гомогенізатор для вашої технологічної потужності та виробничих цілей.
Ультразвукові системи benchtop ідеально підходять для техніко-економічного обґрунтування та оптимізації процесів. Лінійне масштабування на основі встановлених параметрів процесу дозволяє дуже легко збільшити переробні потужності з менших партій до повністю комерційного виробництва. Масштабування можна зробити, встановивши більш потужний ультразвуковий блок або кластеризація декількох ультраакукаторів паралельно. З UIP16000, Hielscher пропонує найпотужніший ультразвуковий гомогенізатор у всьому світі.

Точні керовані амлітики для оптимальних результатів

Всі Hielscher ультраакукатори точно контролюються і тим самим надійні робочі коні у виробництві. Амплітуда є одним з найважливіших параметрів процесу, що впливає на ефективність та ефективність сонохімічних реакцій Промислові процесори Hielscher серії hdT можуть бути зручними та зручними для керування за допомогою пульта дистанційного керування браузера. Всі процесори Hielscher Ultrasonics дозволяють точно встановити амплітуду. Сонотроди і бустерні роги - аксесуари, що дозволяють модифікувати амплітуду в ще більш широкому діапазоні. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть доставляти дуже високі амплітуди і забезпечувати необхідну ультразвукову інтенсивність для вимогливих застосувань. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в режимі 24/7.
Точні налаштування амплітуди та постійний моніторинг параметрів ультразвукового процесу за допомогою розумного програмного забезпечення дають вам можливість лікувати ваших reagants з найбільш ефективними ультразвуковими умовами. Оптимальна ультразвукова обробка для видатного хімічного коефіцієнта перетворення!
Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у важких умовах та у вимогливих середовищах. Це робить ультразвукове обладнання Хілеша надійним робочим інструментом, який відповідає вашим вимогам хімічного процесу.

Найвища якість – Дизайн і виготовлений в Німеччині

Як сімейний та сімейний бізнес, Hielscher надає пріоритет найвищим стандартам якості для своїх ультразвукових процесорів. Всі ультразвукові апарати розроблені, виготовлені та ретельно протестовані в нашій штаб-квартирі в Тельтові поблизу Берліна, Німеччина. Надійність і надійність ультразвукового обладнання Hielscher роблять його робочим конем у вашому виробництві. Робота 24/7 при повному навантаженні та у вимогливих середовищах є природною характеристикою високопродуктивних змішувачів Hielscher.
Hielscher Ultrasonics промислові ультразвукові процесори можуть доставляти дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в режимі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсягшвидкість потокуРекомендовані пристрої
Від 1 до 500млВід 10 до 200мл / хвUP100H
Від 10 до 2000млВід 20 до 400мл / хвUP200Ht, UP400St
0.1 до 20 л0.2 до 4л / хвUIP2000hdT
Від 10 до 100 лВід 2 до 10 л / хвUIP4000hdT
від 15 до 150лвід 3 до 15 л/хвUIP6000hdT
застосовуєтьсяВід 10 до 100 л / хвUIP16000
застосовуєтьсябільшийкластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, програми та ціни. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукові гомогенізатори з високим зсувом використовуються в лабораторній, лавці, пілотній та промисловій обробці.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.

Література/довідники



Факти варті знати

Переваги гідриду магнензію для зберігання водню

  • Ідеальний, збалансований гравіметричний
  • Чудова об'ємна щільність енергії
  • недорогий
  • У великій наявності
  • Легко обробляється (навіть на повітрі)
  • Можлива пряма реакція з водою
  • Кінетика реакції може бути адаптована для конкретних застосувань
  • Висока реакція і безпека продукції
  • Нетоксичний і безпечний у використанні
  • екологічність

Що таке гідрид магнію?

Гідрид магнію (MgH)2; також відомий як дигідрид магнію) має тетрагональну структуру і проявляє форму безбарвного кубічного кристала або небілого порошку. Він використовується як джерело hdyrogen для паливних батарей нижче 10000 Вт. Кількість водню, що вивергється водою, перевищує 14,8wt%, що значно перевищує кількість водню, що вивергаються через резервуар для зберігання газу високого тиску (70MPa,~5.5wt%) і важкі металосховища водню (<2 мас.). Крім того, гідрид магнію безпечний і високоефективний, що перетворює його в перспективну технологію ефективного зберігання водню. Гідроліз гідриду магнію використовується в якості системи живлення водню в протонообмінних мембранних паливних елементах (PEMFC), які значно підвищують щільність енергії системи. Тверді / напівтверді системи паливних акумуляторів Mg-H з високою щільністю енергії також знаходяться в розробці. Їх багатообіцяючою перевагою є щільність енергії в 3-5 разів вище, ніж у літій-іонних акумуляторів.
Синоніми: Магнію дигідрид, гідрид магнію (клас зберігання водню)
Використовується як матеріал для зберігання водню
Молекулярна формула: MgH2
Молекулярна вага: 26,32 Щільність: 1,45 г / мл
Температура плавлення:>250°C
Розчинність: нерозчинність в нормальному органічному розчині


Hielscher Ультразвук поставляє високопродуктивні ультразвукові гомогенізатори від лабораторії до промислового розміру.

Високопродуктивний ультразвук! Асортимент продукції Hielscher охоплює весь спектр від компактного лабораторного ультраакулятора над лавками до повнопромислових ультразвукових систем.

 

Ми будемо раді обговорити ваш процес.

Давайте зв'яжемося.