Nano o'lchamdagi magniy gidrid samarali vodorod saqlash sifatida

Vodorod hosil bo'lishini kuchaytirish uchun magniy gidridining gidrolizini tezlashtirish uchun sonikatsiya magniy gidridiga qo'llaniladi. Bundan tashqari, ultratovushli nanostrukturali magniy gidrid, ya'ni MgH2 nanozarralari vodorodni saqlash qobiliyatini yaxshilaydi.

Vodorodni saqlash uchun magniy gidrid

Magniy gidrid, MgH₂, vodorodni saqlash varianti sifatida keng e'tiborni tortdi. Asosiy afzalliklarga ko'p resurs, yuqori unumdorlik, engil vazn, arzon narx va xavfsizlik kiradi. Vodorodni saqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan boshqa gidridlarga nisbatan MgH₂ vodorod saqlash zichligi eng yuqori bo'lib, og'irligi 7,6% gacha. Vodorod Mg tarkibida Mg asosidagi metall gidridlar shaklida saqlanishi mumkin. MgH2 sintezi jarayoni dissotsiativ kimyosorbtsiya deb ataladi. Mg va H2 dan Mg asosidagi metall gidridni ishlab chiqarishning keng tarqalgan usuli bu 300-400 ° S haroratda va 2,4-40 MPa vodorod bosimida hosil bo'lishdir. Shakllanish tenglamasi quyidagicha bo'ladi: Mg + H₂ ⇌ MgH₂
Yuqori issiqlik bilan ishlov berish gidridlarning qayta kristallanish, fazalarni ajratish, nanozarrachalar aglomeratsiyasi va boshqalar kabi sezilarli degradatsiya ta'siri bilan birga keladi. Bundan tashqari, yuqori harorat va bosim MgH2 hosil bo'lishini energiya talab qiladigan, murakkab va shuning uchun qimmat qiladi.

Magniy gidridining ultratovushli gidrolizi

Hiroi va boshqalar. (2011) MgH2 nano-zarralari va nanotolalarning sonikatsiyasi MgH2 + 2H2O = Mg (OH) 2 + 2H2 + 277 kJ gidroliz reaktsiyasini kuchaytirganligini ko'rsatdi. Ushbu tadqiqotda MgH2 nanotolalari xona haroratida 14,4% massa vodorodni saqlashning maksimal hajmini ko'rsatdi. Bundan tashqari, tadqiqotchilar sonikatsiya va MgH2 gidrolizining kombinatsiyasi vodorodni isitishsiz va hech qanday kimyoviy vositani qo'shmasdan samarali ishlab chiqarish uchun sezilarli darajada samarali ekanligini ko'rsatdi. Shuningdek, ular past chastotali ultratovushni yuqori konversiya tezligini olish uchun eng samarali usul ekanligini aniqladilar. Past chastotali sonikatsiyada gidroliz tezligi "28 kHz ultratovush chastotasida 7,2 ks da reaktsiya darajasi bo'yicha 76% ga yetdi. Bu qiymat soniklanmagan namunada olingan qiymatdan 15 baravar ko'proq edi, bu MgH2 og'irligi asosida 11,6 massa% ga teng ekvivalent vodorod zichligini ko'rsatadi.
Natijalar shuni ko'rsatdiki, ultratovush MgH2 ning gidroliz reaktsiyasini kuchaytiradi, chunki radikal hosil bo'lishi va Mg(OH) 2 ning passiv qatlamini katta kesish kuchlari tufayli reaksiyaga kirishmagan MgH2 ustidan eksfoliatsiya qilish natijasida reaktsiya tezligi konstantasini oshirish. (Hiroi va boshq. 2011)

Muammo: magniy gidridining sekin gidrolizi

Balli frezalash, issiq suv bilan ishlov berish yoki kimyoviy qo'shimchalar orqali magniy gidrid gidrolizini rag'batlantirish o'rganildi, ammo kimyoviy konversiya tezligini sezilarli darajada oshirishi aniqlanmadi. Kimyoviy moddalarni qo'shishga kelsak, kimyoviy qo'shimchalar, masalan, buferlash vositalari, xelatatorlar va ion almashinuvchilari, passivlashtiruvchi Mg (OH) 2 qatlamining shakllanishiga yo'l qo'ymaslikka yordam berdi, Mg dan keyingi aylanish jarayonida aralashmalar hosil qildi.

Yechim: Magniy gidridining ultratovushli dispersiyasi

Ultrasonik disperslash va nam frezalash nano o'lchamdagi zarralar va kristallarni juda tor taqsimlash egri chizig'iga ega bo'lgan yuqori samarali usuldir. Magniy gidridni nano o'lchamda teng ravishda tarqatish orqali faol sirt maydoni sezilarli darajada kengayadi. Bundan tashqari, sonikatsiya passivlashtiruvchi qatlamlarni olib tashlaydi va yuqori kimyoviy konversiya tezligi uchun massa uzatishni oshiradi. Ultrasonik frezalash, tarqatish, deaglomeratsiya va zarrachalar sirtini tozalash samaradorligi, ishonchliligi va soddaligi bo'yicha boshqa frezalash usullaridan ustundir.

Ultrasonik nam frezalash va tarqatish zarrachalar hajmini kamaytirishning yuqori samarali usuli hisoblanadi, masalan, magniy gidrid

Nanostrukturali magniy gidrid yaxshilangan vodorod saqlash sifatida

Nano-strukturali magniy gidridlari bir vaqtning o'zida MgH2 ning ab/de-sorbsion termodinamik va kinetik xususiyatlarini oshirishga imkon beruvchi samarali strategiya ekanligi ilmiy jihatdan isbotlangan. MgH2 nanozarralari va nanotolalar kabi nano-o'lchamli / nano-strukturali magniyga asoslangan tuzilmalar zarracha va don hajmini kamaytirish orqali yanada yaxshilanishi mumkin, shu bilan ularning gidrid hosil bo'lish entalpiyasi DH ni kamaytiradi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, nano-o'lchamdagi MgH2 ning parchalanishi uchun reaktsiya to'sig'i MgH2 massasidan sezilarli darajada past bo'lgan, bu MgH2 ning nanostruktura muhandisligi yaxshilangan ishlash uchun termodinamik va kinetik jihatdan qulay ekanligini ko'rsatadi. (Qarang: Ren va boshqalar, 2023)

Ommaviy MgH2 va nanostrukturali o'ta nozik MgH2 ning vodorodning emilimi va desorbsiyasi uchun energiya to'siqlarini taqqoslash.
(o'rganish va grafik: © Chjan va boshq., 2020)

Magniy gidridining ultratovushli nanosizlashtirish va nanostrukturasi

Ultrasonik nanostruktura - bu vodorod sig'imiga ta'sir qilmasdan magniy gidridining termodinamikasini o'zgartirishga imkon beruvchi juda samarali usul. Juda nozik MgH2 nanozarralari sezilarli darajada yaxshilangan vodorod desorbsiya qobiliyatini namoyish etadi. Nano o'lchamli magniy gidridi - bu nuqsonlarni kiritish, vodorod diffuziya yo'llarini qisqartirish, yadrolanish joylarini ko'paytirish hisobiga vodorod ab-/de-sorbtsiya haroratini sezilarli darajada kamaytirish va MgH2 ning qayta/de-gidrogenatsiya tezligini oshirish usulidir. , va Mg-H bog'lanishining destabilizatsiyasi.
Oddiy sonokimyoviy davolash, ayniqsa, magniy zarralarini davolashda kam energiyali gidridlarni hosil qilish imkoniyatini beradi. Masalan, Baidukova va boshqalar. (2026) suvli suspenziyalarda magniy zarralarini sonokimyoviy ishlov berish orqali gözenekli magniy-magniy gidroksid matritsasida past energiyali gidridlarni hosil qilish imkoniyatini ko'rsatdi.

Vodorodni samarali saqlash uchun sonokimyoviy sintezlangan nano-magniy gidrid

Ultrasonik usulda tayyorlangan magniy gidrid nanopartikullari vodorodning og'irligi 6,7% ga qaytariladigan atrof-muhit haroratining qaytarilishiga erishadi.
Vodorodni saqlash uchun tashuvchi sifatida engil metall gidridlaridan foydalanish vodorodni xavfsiz va samarali saqlash uchun istiqbolli yondashuv hisoblanadi. Ma'lum bir metall gidrid, magniy gidrid (MgH2) vodorodning yuqori miqdori va tabiatda magniyning ko'pligi tufayli katta qiziqish uyg'otdi. Biroq, ommaviy MgH2 barqaror bo'lishning kamchiliklariga ega, faqat 300 ° C dan yuqori haroratlarda vodorodni chiqaradi. Bu vodorodni saqlash bilan bog'liq ilovalar uchun amaliy va samarasiz.
Chjan va boshqalar. (2020) MgH2 ning o'ta nozik nanozarrachalarini yaratish orqali atrof-muhit haroratida qaytariladigan vodorodni saqlash imkoniyatini o'rganib chiqdi. Ular metateza jarayonini boshlash uchun sonikatsiyadan foydalanganlar, bu samarali ikki tomonlama parchalanish jarayonidir. Nanopartikullarni yaratish maqsadida suyuqlik va qattiq moddalardan tashkil topgan atala uchun sonikatsiya qo'llanildi. Ushbu nanozarrachalar, hech qanday qo'shimcha iskala tuzilmalarisiz, asosan 4-5 nm atrofida o'lchamlarda muvaffaqiyatli ishlab chiqarilgan. Ushbu nanozarralar uchun y 30 ° C da 6,7 og'irlikdagi vodorodni qayta tiklanadigan saqlash hajmini o'lchadi, bu ilgari ko'rsatilmagan muhim yutuq. Bunga termodinamik beqarorlik va kinetik to'siqlarni kamaytirish orqali erishildi. Yalang'och nanozarralar, shuningdek, 150 ° C da 50 tsikl davomida vodorodning barqaror va tez aylanishini ko'rsatdi, bu MgH2 massasi bilan solishtirganda sezilarli yaxshilanishdir. Ushbu topilmalar sonikatsiyani vodorod saqlash uchun MgH2 ning yuqori samaradorligiga olib keladigan potentsial davolash sifatida taqdim etadi.
(Qarang: Chjan va boshq. 2020)

Zarrachalar hajmini taqsimlash ultra nozik MgH2 sonication so'ng tayyorlangan.
(o'rganish va grafik: © Chjan va boshq., 2020)

Magniy gidridini davolash uchun yuqori samarali ultratovush apparatlari

Sonokimyo – kimyoviy reaktsiyalar uchun kuch ultratovush qo'llash – sintez, katalitik reaksiyalar va boshqa getergen reaktsiyalarni osonlashtiradigan va tezlashtiradigan ishonchli qayta ishlash texnologiyasidir. Hielscher Ultrasonics portfeli ixcham laboratoriya ultrasonikatorlaridan tortib, magniy gidridining gidrolizi va uning nano-frezeleme / nano-strukturasi kabi barcha turdagi kimyoviy ilovalar uchun sanoat sonokimyoviy tizimlarga qadar to'liq assortimentni o'z ichiga oladi. Bu bizga Hielscher-da sizga ko'zda tutilgan MgH2 jarayoni uchun eng mos ultrasonikatorni taklif qilish imkonini beradi. Bizning ko'p yillik tajribali xodimlarimiz sizga texnik-iqtisodiy sinovlar va jarayonni optimallashtirishdan ultratovush tizimingizni yakuniy ishlab chiqarish darajasiga o'rnatishgacha yordam beradi.
Bizning ultratovushli gomogenizatorlarimizning kichik izlari, shuningdek, o'rnatish imkoniyatlarining ko'p qirraliligi ularni hatto kichik maydonlarni qayta ishlash qurilmalariga ham moslashtiradi. Ultrasonik protsessorlar butun dunyo bo'ylab nozik kimyo, neft-kimyo va nano-material ishlab chiqarish korxonalarida o'rnatiladi.

ommaviy va inline

Hielscher sonokimyoviy uskunalari partiyaviy va uzluksiz oqim orqali ishlov berish uchun ishlatilishi mumkin. Ultrasonik partiyalarni qayta ishlash jarayonlarni sinovdan o'tkazish, optimallashtirish va kichik va o'rta o'lchamdagi ishlab chiqarish darajasi uchun idealdir. Katta hajmdagi materiallarni ishlab chiqarish uchun inline ishlov berish foydaliroq bo'lishi mumkin. Uzluksiz inline aralashtirish jarayoni murakkab sozlashni talab qiladi – nasos, shlanglar yoki quvurlar va tanklardan iborat -, lekin u yuqori samarali, tez va sezilarli darajada kamroq mehnat talab qiladi. Hielscher Ultrasonics sizning sono-sintez reaktsiyangiz, ishlov berish hajmi va maqsadlaringiz uchun eng mos sonokimyoviy o'rnatishga ega.

Har qanday miqyosda MgH2 gidroliz uchun ultratovushli problar va reaktorlar

Hielscher Ultrasonics mahsulot assortimenti ultratovushli protsessorlarning to'liq spektrini o'z ichiga oladi, ixcham laboratoriya ultrasonikatorlaridan stol usti va uchuvchi tizimlar orqali soatiga yuk mashinalarini qayta ishlash quvvatiga ega to'liq sanoat ultratovushli protsessorlargacha. To'liq mahsulot assortimenti sizga texnologik quvvatingiz va ishlab chiqarish maqsadlaringiz uchun eng mos ultratovushli gomogenizatorni taklif qilish imkonini beradi.
Ultrasonik dastgoh tizimlari texnik-iqtisodiy sinovlar va jarayonni optimallashtirish uchun idealdir. Belgilangan jarayon parametrlari asosida chiziqli masshtabni oshirish qayta ishlash quvvatlarini kichikroq partiyalardan to'liq tijorat ishlab chiqarishgacha oshirishni juda oson qiladi. O'lchovni oshirish kuchliroq ultratovush qurilmasini o'rnatish yoki bir nechta ultratovush qurilmalarini parallel ravishda klasterlash orqali amalga oshirilishi mumkin. UIP16000 bilan Hielscher butun dunyo bo'ylab eng kuchli ultratovushli homogenizatorni taklif etadi.

Optimal natijalar uchun aniq boshqariladigan amplitudalar

Barcha Hielscher ultrasonikatorlari aniq boshqariladigan va shu bilan ishlab chiqarishda ishonchli ish otlari. Amplituda sonokimyoviy reaktsiyalarning samaradorligi va samaradorligiga ta'sir qiluvchi muhim jarayon parametrlaridan biridir. Barcha Hielscher Ultrasonics protsessorlari amplitudani aniq sozlash imkonini beradi. Sonotrodlar va kuchaytiruvchi shoxlar amplitudani yanada kengroq diapazonda o'zgartirishga imkon beruvchi aksessuarlardir. Hielscher sanoat ultratovushli protsessorlari juda yuqori amplitudalarni etkazib berishi va talab qilinadigan ilovalar uchun zarur bo'lgan ultratovush intensivligini etkazib berishi mumkin. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin.
Aniq amplituda sozlamalari va ultratovush jarayoni parametrlarining aqlli dasturiy ta'minot orqali doimiy monitoringi sizga reagentlaringizni eng samarali ultratovush sharoitlari bilan davolash imkoniyatini beradi. Kimyoviy konversiyaning ajoyib tezligi uchun optimal sonikatsiya!
Hielscher ultratovush uskunasining mustahkamligi og'ir yuklarda va talabchan muhitda 24/7 ishlash imkonini beradi. Bu Hielscherning ultratovush uskunasini kimyoviy jarayon talablariga javob beradigan ishonchli ish vositasiga aylantiradi.

Eng yuqori sifat – Germaniyada ishlab chiqilgan va ishlab chiqarilgan

Oilaviy va oilaviy biznes sifatida Hielscher ultratovushli protsessorlari uchun eng yuqori sifat standartlariga ustunlik beradi. Barcha ultratovush apparatlari Germaniyaning Berlin yaqinidagi Teltow shahridagi bosh ofisimizda ishlab chiqilgan, ishlab chiqarilgan va sinchkovlik bilan sinovdan o'tgan. Hielscher ultratovush uskunasining mustahkamligi va ishonchliligi uni ishlab chiqarishda ish otiga aylantiradi. To'liq yuk ostida va talabchan muhitda 24/7 ishlash Hielscherning yuqori samarali mikserlarining tabiiy xususiyatidir.
Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovushli protsessorlari juda yuqori amplitudalarni etkazib berishi mumkin. 200 mikrongacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.

Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan: