Літій-алюміній-гідридні гранули CAS 16853-85-3

Кінетичне дослідження реакції регенерації гідрування LiH Al показує, що реакція відбувається за моделлю скорочення ядра, а рівняння швидкості реакції дорівнює 1- (1- ) ^ (1/3)=kt, де — швидкість перетворення, а k — константа швидкості. За умови відсутності каталізатора k=0.0024 h ⁻¹ при 298 К, ​​а повне перетворення займає понад 120 годин. Кінетичний опір в основному походить від дифузії H ₂ у кристалах LiH (коефіцієнт дифузії D=1.2 × 10 ⁻¹4 см²/с). Після додавання каталізатора на основі Ti (такого як TiCl3) значення k зросло до 0,036 год ⁻¹, а час реакції скоротився до 15 год. XPS-аналіз підтвердив, що Ti 4⁺ було відновлено до Ti ³ ⁺ в ході реакції, а утворені активні центри Ti-H можуть знизити енергетичний бар’єр дисоціації H ₂ (з 43 кДж/моль до 28 кДж/моль), зміщуючи етап контролю швидкості з дифузії H ₂ на поверхневу реакцію. Вплив температури на кінетику відповідає рівнянню Арреніуса. В діапазоні 25-80 градусів енергія активації Eₐ зменшується з 68 кДж/моль до 52 кДж/моль, що пов’язано з підвищенням температури, що сприяє дисперсії каталізатора на межі розділу LiH Al.

Питома поверхня та структура пор частинок LAH безпосередньо впливають на ефективність масообміну. Питома поверхня пошкоджених частинок композиту LiH Al становить 12-18 м²/г, тоді як після обробки в кульовому млині питома поверхня збільшується до 85-100 м²/г, а коефіцієнт дифузії H ₂ збільшується до 8,6 × 10⁻¹ 2 см²/с, що відповідає константі швидкості реакції k=0.058 h ⁻¹, що вдвічі вище, ніж у необроблених частинок.
У системі комплексоутворення з розчинником розмір частинок зменшився зі 100 мкм до 10 мкм, опір масопередачі рідкої-фази зменшився на 60%, а швидкість утворення комплексу LAH · 4THF зросла в 3,2 рази. Однак надмірне кульове подрібнення (розмір часток<5 μ m) can lead to particle agglomeration, which in turn reduces the effective specific surface area and deteriorates the kinetic performance. Scanning electron microscopy (SEM) observation shows that the optimal particle size for regeneration is 10-20 μ m, at which point the particles maintain good dispersion and sufficient mechanical strength.

Кінетичне дослідження відновлення LiOH Al (OH) ∝ відновником на основі магнію показує, що реакція відповідає моделі керування реакцією на поверхні розділу, а рівняння швидкості є ln (1- )=- kt. При 298K значення k для чистого порошку Mg становить 0,018 год ⁻¹, тоді як значення k для сплаву Mg Al (з 20% вмістом Al) становить 0,042 год ⁻¹, завдяки ефекту мікробатареї, утвореному сплавом, який прискорює перенесення електронів. Вплив температури на кінетику відновлення є значним. Коли температура підвищується з 25 градусів до 60 градусів, енергія активації Eₐ зменшується з 75 кДж/моль до 62 кДж/моль, а значення k збільшується до 0,096 год ⁻¹. Однак, коли температура перевищує 80 градусів, на поверхні Mg утворюється щільний шар MgO, що призводить до раптового зниження швидкості реакції (k=0.021 h⁻¹) і утворення кінетичних бар’єрів. Додавання 5% NH ₄ Cl може пошкодити шар MgO та підтримувати значення k на рівні 0,089 год ⁻¹ при 60 градусах, ефективно вирішуючи проблему пасивації.

Процес десольватації комплексу LAH · 4THF на частинки LAH є реакцією першого-порядку, а рівняння швидкості має вигляд ln (C₀/C)=kt, де C — концентрація комплексу. При ступеню вакууму 0,01 бар, k=0.12 h ⁻¹ при 80 градусах, і потрібно 18 годин, щоб ефективність видалення розчинника досягла 95%. Коли ступінь вакууму підвищується до 0,001 бар, значення k збільшується до 0,28 год ⁻¹, а час реакції скорочується до 8 годин. Кінетичний аналіз показує, що енергія активації процесу видалення розчинника становить Eₐ=48 кДж/моль. За допомогою програмного нагрівання (50 → 80 градусів, швидкість нагрівання 2 градуси/год) Eₐ можна зменшити до 35 кДж/моль, уникаючи при цьому розкладання LAH через локальне перегрівання. XRD-відстеження показує, що кристали LAH ростуть уздовж площини кристала (111) під час процесу видалення розчинника, а константа швидкості лінійно позитивно корелює зі швидкістю росту площини кристала (R ²=0.98).