Синтез гідриду магнію за допомогою гідролізу

Ультразвукове дослідження є ефективним і простим методом отримання гідриду магнію для зберігання водню. Ультразвук прискорює гідроліз магнію і водню з метою формування гідриду магнію. На відміну від звичайного дисоціативного процесу хімісорбації, ультразвуковий гідроліз гідриду магнію працює при кімнатній температурі та атмосферному тиску. Це робить сонохімічний маршрут легким, безпечним і доступним. Високоелектуальне УЗД дозволяє швидко і якісно проводити великі магнієві гідридні навалом.

Гідрид магнію для зберігання водню

Гідрид магнію, MgH₂, привернула широку увагу як варіант зберігання водню. Основними перевагами є його багатий ресурс, висока продуктивність, легка вага, недорогість і безпека. У порівнянні з іншими гідридами, які можна використовувати для зберігання водню, MgH₂ має найвищу щільність зберігання водню до 7,6 вт %. Водень може зберігатися в Mg у вигляді металевих гідридів на основі Mg. Процес синтезу MgH2 відомий як дисоціативна хімісорбція. Поширеним методом отримання mg-гідриду металу від Mg і H2 є утворення при температурі 300-400 °C і тиску водню 2,4-40 МПа. Рівняння формування йде наступним: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Висока термічна обробка поставляється зі значними деградаційними ефектами гідридів, такими як рекрилталізація, фазна сегрегація, агломерація наночастинок тощо. Крім того, високі температури і тиск роблять утворення MgH2 енергоємним, складним і тим самим дорогим. Альтернативним нетермічним і значно простішим методом є ультразвук гідролізу гідриду магнію при кімнатній температурі і атмосферному тиску.

Ультразвуковий гідроліз гідриду магнію

Ультразвукове дослідження добре відоме своєю здатністю ініціювати та прискорювати хімічні реакції, впливати на хімічні шляхи та покращувати загальну ефективність реакції. Благотворний вплив низькочастотного ультразвуку високої потужності на хімічні реакції відомий як сонохімія.
Ультразвук потужності вже застосовується для багатьох неоднорідних реакцій, каталій і синтезаторів в R&D і промисловий етап для підвищення врожайності, коефіцієнта конверсії і загальної ефективності реакції. Для гідролізу гідриду магнію ультразвукова обробка була науково доведена як дуже корисна.
Ультразвукова обробка покращує передачу маси, прискорюючи реакцію, і допомагає подолати термодинамічні та кінетичні бар'єри. Теплова енергія, тобто тепло, необхідна для приводу процесів гідрогенації поглинання / десорбції в магнії. Використання непрямих джерел теплової енергії, таких як ультразвук електроенергії, є ефективною альтернативою для дестабілізації гідриду магнію.
Дослідницька група Hiroi et al. (2011) досліджувала вплив ультразвуку на різних частотах на гідроліз гідрид магнію (MgH2). Вони виявили, що ультразвук низької частоти був найефективнішим методом для отримання високого коефіцієнта конверсії. Швидкість гідролізу при низькій частоті ультразвукової обробки «досягла 76% з точки зору ступеня реакції на 7,2 кс при ультразвуковій частоті 28 кГц. Це значення більш ніж у 15 разів перевищує значення, отримане у випадку незвіченого зразка, що свідчить про 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

Було досліджено просування гідролізу MgH2 за допомогою кульових фрезерування, гарячої води або хімічних добавок, але не було виявлено значного підвищення коефіцієнта хімічної конверсії. Що стосується додавання хімічних речовин, хімічні добавки, такі як буферизатори, хелатори та іонові обмінники, які допомогли запобігти утворенню пасивного шару Mg (OH)2, виробляли домішки в процесі велоспорту після мг.

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.

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

Ультразвукова наноструктурування MgH2

Нанорозмірні / наноструктуровані структури на основі магнію, такі як наночастинки MgH2 і нановолокни, можуть бути додатково посилені за рахунок зменшення розміру частинок і зерна, тим самим зменшуючи їх ентальпію ентальпію ΔH. Ультразвукова наноструктурування - це високоефективна методика, яка дозволяє змінювати термодинаміку гідриду магнію, не впливаючи на ємність водню. Ультратонкий наночастинки MgH2 демонструють значно поліпшену здатність до дезорбації водню.

Високоелектролектролювні ультраакукатори для гідролізу MgH2

Сонохімія – застосування силового ультразвуку до хімічних реакцій – - надійна технологія обробки, яка полегшує і прискорює синтез, каталичні реакції та інші неоднородні реакції. Hielscher Ultrasonics портфоліо охоплює весь спектр від компактних лабораторних ультраакукаторів до промислових сонохімічних систем для всіх типів хімічних застосувань, таких як гідроліз гідрид магнію та його нано-фрезерування / наноструктурування. Це дозволяє нам у Hielscher запропонувати вам найбільш підходящий ультраакукатор для вашого передбаченого синтезу MgH2. Наш багаторічний досвідчений персонал допоможе вам від техніко-економічних обґрунтувань та оптимізації процесів 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 оснащення Hielscher може бути використане для пакетної та безперервної обробки потоку. 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

Діапазон 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 Всі Hielscher ультразвук’ процесори дозволяють точно встановити амлітуду. Сонороди і бустер роги аксесуари, які дозволяють змінювати апертуту в ще більш широкому діапазоні. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть постачти дуже високі амлети і забезпечити необхідну ультразвукова інтенсивність для вимогливих додатків. Апертиви до 200μm можуть бути легко працювати в 24 / 7 операції.
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 24/7 здійснювати роботу на важкому чергуванні та в складних умовах. Це робить ультразвукове обладнання Hielscher надійним робочим інструментом, який відповідає вашим вимогам хімічного процесу.

Найвища якість – Дизайн і виготовлений в Німеччині

Як сімейний і сімейний бізнес, Hielscher пріоритет надає високі стандарти якості для своїх ультразвукових процесорів. Всі ультраакукатори розроблені, виготовлені і ретельно протестовані в нашому штаб-квартирі в Телатор поблизу Берліна, Німеччина. Міцність і надійність ультразвукового обладнання Hielscher роблять його роботою коня у вашому виробництві. 24/7 експлуатація під повним навантаженням і в складних середовищах є природною характеристикою високопродуктивних міксерів Hielscher.
Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставляти дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в роботі 24/7. Для ще більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди.

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв: