IF: 17.6!国仪量子高压储氢吸附仪助力高水平固态储氢材料研究

2023-09-07 18:19:37, CIQTEK 国仪量子技术(合肥)股份有限公司


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精选成果简报

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JMA:纳米Ni颗粒改善MgH2放氢动力学催化机理

Catalytic mechanisms of nickel nanoparticles for the improved dehydriding kinetics of magnesium hydride.Journal of magnesium and alloys(2023)

——燕山大学沈同德老师课题组

研究中使用国仪量子H-Sorb X600系列产品

摘要


固态储氢具有安全性高、可以常温储氢以及体积储氢密度高等优点,是最具商业化发展前景的储氢方式之一。在双碳政策的大背景下,固态储氢作为氢能源产业链关键的中游环节而受到了广泛关注及研究。

近日,燕山大学沈同德老师课题组合成了介孔碳(Ni@C)负载Ni纳米颗粒(Ni-NPs)的催化剂,有效改善了MgH2储氢材料的脱氢动力学。Ni@C的使用使脱氢活化能从176.9降低到79.3 kJ mol−1,脱氢峰温度从375.5降低到235 ℃。添加Ni等催化剂可以改善MgH2的脱氢动力学,但鉴于Ni、Mg2Ni、Mg2NiH0.3和Mg2NiH4等不同物质的催化作用不同,他们进一步研究表明复合材料MgH2-Ni@C中MgH2的分解最初是由Ni-NPs触发的,这是限速步骤。随后,生成的Mg与Ni-NPs快速反应生成Mg2Ni,进一步促进了残余MgH2的脱氢。在接下来的脱氢循环中,Mg2NiH4可以快速分解为Mg2Ni,并不断促进MgH2的分解。该研究不仅阐明了Ni催化剂的机理,而且有助于设计和组装具有改善MgH2脱氢动力学的催化剂。

Fig. 8. Schematic description for 

the hydriding/dehydriding of MgH2–Ni@C.[1]


材料吸放H2性能分析

为了表征MgH2-Ni@C材料的吸/放氢性能,在0.01 MPa的氢气压力下,进行了不同温度(300、320和340 ℃)下MgH2-Ni@C材料的等温解吸动力学曲线测试。为了对比,在300 °C下也进行了未加任何催化剂的MgH2材料的等温动力学曲线测试。氢的解吸动力学曲线如下左图所示。MgH2在300 ℃下脱氢缓慢,30 min内脱氢量仅为3.1 wt.%。相比之下,MgH2-Ni@C在300 ℃下脱氢量为5.4 wt.%,7.5 min内脱氢量为5.4 wt.%。75 ℃下氢气压力为2 MPa时的吸氢动力学曲线如下右图所示。MgH2-Ni@C在200 min内可吸收4.6 wt.%的氢,而MgH2在同一时间内只能吸收1.7 wt.%的氢。显然,Ni@C的引入显著改善了MgH2的放氢及吸氢性能。

Fig. 3d Isothermal dehydrogenation curves of MgH2–Ni@C at 300 °C, 320 °C, 340 °C and as-milled MgH2 at 300 °C under a hydrogen pressure of 0.01 MPa; Fig. S4 Isothermal hydrogenation curves of MgH2-Ni@C and as-milled MgH2 at 75 ℃ under a hydrogen pressure of 2 MPa. [1]

此外,MgH2-Ni@C和MgH2的吸氢和放氢PCT曲线分别如下图a和图b所示。平台压力Peq与试验温度T的关系可以用范霍夫方程拟合,吸氢和放氢的范霍夫图分别如下图c和图d所示。MgH2-Ni@C的拟合加氢△H值为-78.7±0.2 kJ mol−1,与MgH2的-76±0.3 kJ mol−1接近。MgH2-Ni@C的脱氢焓△H为76.2±0.2 kJ mol−1,与MgH2的脱氢焓(76.48±0.1 kJ mol−1)接近。这些△H值表明,引入Ni@C不会显著改变MgH2吸氢和放氢时的热力学性质。

Fig. S5 Thermodynamic properties of MgH2-Ni@C and as-milled MgH2. PCT curves for the hydrogen absorption/desorption of MgH2-Ni@C (a) and as-milled MgH(b). Van’t Hoff plots for hydrogen absorption/desorption (c-d). [1]


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国仪量子H-Sorb 2600PCT高压储氢吸附仪


高压储氢吸附仪可以实现材料在不同温度及不同的高压环境下对氢气的吸放氢行为检测,可有效表征材料吸脱附氢气的温度和压力、吸脱附量以及吸脱附速率等储氢材料吸放氢热/动力学关键性能。

产品特点:

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  • 全量测试项目(等温线、动力学、TPD、循环测试等)

  • 温度范围:常温-550 ℃,精度:± 0.1 ℃(可选配低温测试系统)

  • 压力范围:真空-200 Bar,精度:0.01 %FS(可选配分级压力检测系统)

  • 数字量的压力采集,减少噪声误差

  • 高集成度及系统精度,支持微量样品(小于100mg)测量

  • 基体腔恒温控温,控温范围:室温~50 ℃,控温精度:± 0.1℃


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助力成果目录

1.Catalytic mechanisms of nickel nanoparticles for the improved dehydriding kinetics of magnesium hydride. Journal of Magnesium and Alloys(2023)

2.Multifunctional carbon aerogels from typha orientalis for applications in adsorption: Hydrogen storage, CO2 capture and VOCs removal. Energy(2023)

3.Laminar MoS2 Nanosheets Embedded into Organosilica Membranes for Efficient H2 Separation. Industrial & Engineering Chemistry Research(2023)

4.Adsorption and diffusion behavior of two-component gases in coal particles at different temperatures. Fuel(2023)

5.Nanoscale microstructures and novel hydrogen storage performance of as cast V47Fe11Ti30Cr10RE2 (RE = La, Ce, Y, Sc) medium entropy alloys. Journal of Alloys and Compounds(2022)

6.Modeling of diffusion kinetics during gas adsorption in a coal seam with a dimensionless inversion method. Fuel(2022)

7.Migration behavior of two-component gases among CO2, N2 and O2 in coal particles during adsorption. Fuel(2022)

8.Carbon dioxide adsorption of two-dimensional Mo2C MXene. Diamond & Related Materials(2022)

9.Design, synthesis, structure, and gas (CO2, CH4, and H2) storage properties of porous imine-linkage organic compounds. Materials Science for Energy Technologies(2022)

10.Micron-/nano-scale hierarchical structures and hydrogen storage mechanisms in a cast vanadium-based multicomponent alloy. Nano Energy(2021)

11.Gases migration behavior of adsorption processes in coal particles: Density gradient model and its experimental validation. Process Safety and Environmental Protection(2021)

12.Theoretical model and numerical solution of gas desorption and flow mechanism in coal matrix based on free gas density gradient. Journal of Natural Gas Science and Engineering(2021)

13.A permeability evolution model of coal particle from the perspective of adsorption deformation. Energy Science & Engineering(2021)

14.Synthesis and use of new porous metal complexes containing a fusidate moiety as gas storage media. Korean Journal of Chemical Engineering(2021)

15.Modeling of Gas Transport Driven by Density Gradients of Free Gas within a Coal Matrix: Perspective of Isothermal Adsorption. Energy & Fuels(2020)

16. Time- and Pressure-Independent Gas Transport Behavior in a Coal Matrix: Model Development and Improvement. Energy & Fuels(2020)

17.Synthesis of Novel Heteroatom-Doped Porous-Organic Polymers as Environmentally Efficient Media for Carbon Dioxide Storage. Applied Sciences(2019)

18.Inversion of gas permeability coefficient of coal particle based on Darcy''s permeation model. Journal of Natural Gas Science and Engineering(2018)

19.Preparation of Ti3C2 and Ti2C MXenes by fluoride salts etching and methane adsorptive properties. Applied Surface Science(2017)

20.Layered double oxide/activated carbon-based composite adsorbent for elevated temperature H2/CO2 separation. International Journal of Hydrogen Energy(2015)


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国仪量子BET客户专属奖励政策!





为感谢广大用户长期以来的支持与厚爱,引领国产仪器创新发展,国仪量子决定对使用本公司气体吸附产品并发表高水平学术文章的科研工作者给予最高2200元的现金奖励。本次活动将邀请所有国仪量子的客户参与,让我们携手开拓气体吸附技术在不同研究领域应用的未来。


奖励
方案

1. IF > 10的SCI期刊,每篇奖励2200元;

2. 6 ≤ IF < 10的SCI期刊,每篇奖励1200元;

3. 3 ≤ IF < 6的SCI期刊,每篇奖励800元;

4. IF < 3的SCI期刊,每篇奖励500元;

5. 硕士博士研究生的毕业论文,科研人员的实验数据分析文章等,被网络平台收录,可验证的浏览量大于50次,每篇奖励300元;

6. 对发表的论文,实验中使用的仪器为高性能微孔分析仪UltraSorb系列,另外再给予当前奖励标准的30%;

7. 奖励按照最近发布的IF(影响因子)计算奖励,后期如有变化不做修正;

8. 论文正文部分需包含公司名称或仪器型号。




论文
要求

论文中需注明实验所使用的比表面及孔径分析仪、高温高压气体吸附仪的公司名称、仪器型号及测试结果(如等温线、孔径分布等)

公司英文名:CHINAINSTRU & QUANTUMTECH (HEFEI) CO.,Ltd.

或Beijing CI-Ultrametrics Technology Co., Ltd.,

中文名:国仪量子(合肥)技术有限公司或北京国仪精测技术有限公司

产品型号含有V-Sorb系列、H-Sorb系列和UltraSorb系列,具体型号见附件1(请扫描下方二维码获取),如无法确定具体型号,请联系销售工程师问询。




奖励
流程

1. 填写《国仪量子有奖论文征集报名表》(请扫描下方二维码获取),并发送至:lily@ciqtek.com,附件包含:发表文章的杂志封面、目录、电子版文章(word/pdf)等;

2. 上述资料提供完整后,由国仪量子专家评审委员会评审后给予奖励;

3. 奖金领取:请提供个人身份证明文件及银行账户信息,发送至lily@ciqtek.com备案登记;

4. 活动有效时间:活动自发布之日起,至2023年12月31日结束;

5. 评审结果将于2024年6月30日前公布在国仪量子的官方网站www.ciqtek.com及公众号。



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活动
声明

1. 本奖励政策最终解释权归国仪量子(合肥)技术有限公司所有;

2. 奖励后我司内部备注,每篇文章原则上只奖励一次;

3. 申请作品获得奖励,则默认为作者授权主办方可以使用作者名及成果名称进行宣传推广活动,包括但不限于媒体宣传、现场展示、网络推广等。




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