Lithium Aluminium Hydrid Pellets CAS 16853-85-3

Kinetická studie hydrogenační regenerační reakce LiH Al ukazuje, že reakce sleduje model zmenšujícího se jádra a rovnice rychlosti reakce je 1- (1- ) ^ (1/3)=kt, kde je rychlost konverze a k je rychlostní konstanta. Za podmínek bez katalyzátoru k=0.0024h⁻¹ při 298K a úplná konverze trvá více než 120 hodin. Kinetický odpor pochází hlavně z difúze H 2 v krystalech LiH (difúzní koeficient D=1.2 × 10 ⁻¹⁴ cm ²/s). Po přidání katalyzátoru na bázi Ti (jako je TiCl3) se hodnota k zvýšila na 0,036 h-1 a reakční doba se zkrátila na 15 hodin. Analýza XPS potvrdila, že Ti4⁺ bylo v reakci redukováno na Ti3⁺ a vytvořená aktivní místa Ti-H mohla snížit disociační energetickou bariéru H2 (z 43 kJ/mol na 28 kJ/mol), čímž se posunul krok řízení rychlosti z difúze H2 k povrchové reakci. Vliv teploty na kinetiku odpovídá Arrheniově rovnici. V rozmezí 25-80 stupňů se aktivační energie Eₐ snižuje z 68 kJ/mol na 52 kJ/mol, což je způsobeno zvýšením teploty podporujícím disperzi katalyzátoru na rozhraní LiHAl.

Specifický povrch a struktura pórů částic LAH přímo ovlivňují účinnost přenosu hmoty. Specifický povrch poškozených částic LiH Al kompozitu je 12-18 m²/g, zatímco po ošetření kulovým frézováním se specifický povrch zvětší na 85-100 m²/g a difúzní koeficient H2 se zvýší na 8,6 × 10 ⁻¹ 2 cm²/s, což je konstanta reakční rychlosti dvakrát vyšší než 6}} h⁻ k{ neošetřené částice.
V systému komplexace rozpouštědel se velikost částic snížila ze 100 μm na 10 μm, odpor kapalné-fáze přenosu hmoty se snížil o 60 % a rychlost tvorby komplexu LAH · 4THF se zvýšila 3,2krát. Nicméně nadměrné kulové frézování (velikost částic<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.

Kinetická studie redukce LiOH Al (OH) ∝ redukčním činidlem na bázi Mg ukazuje, že reakce sleduje model řízení reakce na rozhraní a rychlostní rovnice je ln (1- )=- kt. Při 298 K je hodnota k čistého Mg prášku 0,018 h⁻¹, zatímco hodnota k Mg Al slitiny (s 20% obsahem Al) je 0,042 h⁻¹, díky mikrobateriovému efektu tvořenému slitinou, který urychluje přenos elektronů. Vliv teploty na kinetiku redukce je významný. Když se teplota zvýší z 25 stupňů na 60 stupňů, aktivační energie Eₐ se sníží ze 75 kJ/mol na 62 kJ/mol a hodnota k se zvýší na 0,096 h⁻¹. Když však teplota překročí 80 stupňů, vytvoří se na povrchu Mg hustá vrstva MgO, což má za následek náhlý pokles reakční rychlosti (k=0.021h⁻¹) a tvorbu kinetických bariér. Přidání 5 % NH ₄ Cl může poškodit vrstvu MgO a udržet hodnotu k na 0,089 h⁻¹ při 60 stupních, což účinně řeší problém pasivace.

Proces desolvace komplexu LAH · 4THF na částice LAH je reakcí prvního-řádu a rychlostní rovnice je ln (C ₀/C)=kt, kde C je koncentrace komplexu. Při stupni vakua 0,01 bar, k=0.12 h ⁻¹ při 80 stupních a trvá 18 hodin, než účinnost odstranění rozpouštědla dosáhne 95 %. Když se stupeň vakua zvýší na 0,001 bar, hodnota k se zvýší na 0,28 h⁻1 a reakční doba se zkrátí na 8 hodin. Kinetická analýza ukazuje, že aktivační energie procesu odstraňování rozpouštědla je E ₐ=48 kJ/mol. Programovým ohřevem (50 → 80 stupňů, rychlost ohřevu 2 stupně/h) lze snížit E ₐ na 35 kJ/mol, přičemž se zabrání rozkladu LAH v důsledku místního přehřátí. Sledování XRD ukazuje, že krystaly LAH rostou podél krystalové roviny (111) během procesu odstraňování rozpouštědla a rychlostní konstanta lineárně pozitivně koreluje s rychlostí růstu krystalové roviny (R ²=0.98).