Lítium-hlinito-hydridové pelety CAS 16853-85-3

Kinetická štúdia hydrogenačnej regeneračnej reakcie LiH Al ukazuje, že reakcia prebieha podľa modelu zmenšujúceho sa jadra a rovnica rýchlosti reakcie je 1- (1- ) ^ (1/3)=kt, kde je rýchlosť konverzie a k je rýchlostná konštanta. V podmienkach bez katalyzátora k=0.0024h⁻¹ pri 298 K a úplná konverzia trvá viac ako 120 hodín. Kinetický odpor pochádza hlavne z difúzie H2 v kryštáloch LiH (difúzny koeficient D=1.2 × 10 ⁻¹4 cm²/s). Po pridaní katalyzátora na báze Ti (ako je TiCl3) sa hodnota k zvýšila na 0,036 h-1 a reakčný čas sa skrátil na 15 h. XPS analýza potvrdila, že Ti4⁺ sa v reakcii zredukoval na Ti3⁺ a vytvorené aktívne miesta Ti-H mohli znížiť bariéru disociačnej energie H2 (zo 43 kJ/mol na 28 kJ/mol), čím sa posunul krok riadenia rýchlosti z difúzie H2 k povrchovej reakcii. Vplyv teploty na kinetiku zodpovedá Arrheniovej rovnici. V rozsahu 25-80 stupňov sa aktivačná energia Eₐ znižuje z 68 kJ/mol na 52 kJ/mol, čo je spôsobené zvýšením teploty, ktoré podporuje disperziu katalyzátora na rozhraní LiHAl.

Špecifický povrch a štruktúra pórov častíc LAH priamo ovplyvňujú účinnosť prenosu hmoty. Špecifický povrch neúspešných LiH Al kompozitných častíc je 12-18 m²/g, zatiaľ čo po spracovaní guľovým mletím sa špecifický povrch zvýši na 85-100 m²/g a H2 difúzny koeficient sa zvýši na 8,6 × 10 ⁻¹ 2 cm²/s, čo je dvojnásobok reakčnej konštanty h⁻ k{ neošetrené častice.
V systéme komplexovania s rozpúšťadlom sa veľkosť častíc zmenšila zo 100 μm na 10 μm, odpor kvapalnej -fázy sa znížil o 60 % a rýchlosť tvorby komplexu LAH · 4THF sa zvýšila 3,2-krát. Avšak nadmerné guľové frézovanie (veľkosť častíc<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 štúdia redukcie LiOH Al (OH) ∝ redukčným činidlom na báze Mg ukazuje, že reakcia prebieha podľa modelu riadenia reakcie rozhrania a rovnica rýchlosti je ln (1- )=- kt. Pri 298 K je hodnota k čistého Mg prášku 0,018 h⁻¹, zatiaľ čo hodnota k Mg Al zliatiny (s obsahom Al 20 %) je 0,042 h⁻¹, vďaka mikrobatériovému efektu vytvorenému zliatinou, ktorý urýchľuje prenos elektrónov. Vplyv teploty na kinetiku redukcie je významný. Keď sa teplota zvýši z 25 stupňov na 60 stupňov, aktivačná energia Eₐ sa zníži zo 75 kJ/mol na 62 kJ/mol a hodnota k sa zvýši na 0,096 h⁻¹. Keď však teplota prekročí 80 stupňov, na povrchu Mg sa vytvorí hustá vrstva MgO, čo vedie k náhlemu zníženiu rýchlosti reakcie (k=0.021h⁻¹) a vytvoreniu kinetických bariér. Pridanie 5 % NH ₄ Cl môže poškodiť vrstvu MgO a udržať hodnotu k na 0,089 h⁻¹ pri 60 stupňoch, čím sa účinne vyrieši problém pasivácie.

Proces desolvatácie komplexu LAH · 4THF na častice LAH je reakciou prvého-rádu a rovnica rýchlosti je ln (C ₀/C)=kt, kde C je koncentrácia komplexu. Pri stupni vákua 0,01 bar, k=0.12 h⁻¹ pri 80 stupňoch a trvá 18 hodín, kým účinnosť odstraňovania rozpúšťadla dosiahne 95 %. Keď sa stupeň vákua zvýši na 0,001 bar, hodnota k sa zvýši na 0,28 h⁻1 a reakčný čas sa skráti na 8 hodín. Kinetická analýza ukazuje, že aktivačná energia procesu odstraňovania rozpúšťadla je E ₐ=48 kJ/mol. Programovým ohrevom (50 → 80 stupňov, rýchlosť ohrevu 2 stupne/h) možno E ₐ znížiť na 35 kJ/mol, pričom sa zabráni rozkladu LAH v dôsledku lokálneho prehriatia. Sledovanie XRD ukazuje, že kryštály LAH rastú pozdĺž kryštálovej roviny (111) počas procesu odstraňovania rozpúšťadla a rýchlostná konštanta lineárne pozitívne koreluje s rýchlosťou rastu kryštálovej roviny (R ²=0.98).