عوامل التأثير لطحن الكرة الميكانيكي في تحضير مواد تخزين الهيدروجين النانوي

في عملية الطحن الميكانيكي للكرة، تأتي الطاقة المطلوبة لتفتيت المسحوق والتكرير من تأثير وعمل القص لكرات الطحن. عندما تكون سرعة الطحن الكروي منخفضة، فإن حركة خرزات أكسيد الزركونيوم ترجع في المقام الأول إلى الاحتكاك، مع نسبة ضئيلة من التأثيرات، مما يجعل الاحتكاك وقص الآليات الرئيسية للطحن الكروي. إن اختيار معلمات مناسبة للطحن الكروي مثل السرعة والمدة ووسائط الطحن والإضافات والغلاف الجوي والمزيد يلعب دورًا حاسمًا في تحضير المواد النانوية.

1. سرعة طحن الكرة

واستخدم الطحن الميكانيكي الكروي لتحضير الجسيمات النانوية المغنطيسية Fe3O4. وتشير النتائج إلى أن التحكم في سرعة الطحن بين 180 إلى 220 دورة في الدقيقة يؤدي إلى أفضل تأثيرات الطحن. استخدم تساي شياو لان في بيئة غازية خاملة الطحن لتحضير مسحوق الزنك الرقائقي بدقة. ومن خلال التحكم في السرعة والغلاف الجوي، حققوا أحجام جسيمات جيدة من المواد الخام تتراوح بين 7.0 و 15.0 ميكرومتر.

2. فترة طحن الكرة

وفي عملية الطحن الميكانيكي للكرة، فإن مدة الطحن لها تأثير كبير على حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة والبنية البلورية وأداء إطلاق الهيدروجين لمواد تخزين الهيدروجين النانوي. ومع زيادة وقت الطحن، يقل حجم جسيمات المغنيسيوم، ولكن إذا كان وقت الطحن طويلاً جدًا، يصبح تأثير السحق أقل وضوحًا. عندما زاد وقت الطحن من 3 ساعات إلى 80 ساعة، اتسع نطاق حيود المغنيسيوم والنيكل بشكل كبير، وظهر طور جديد، Mg2Ni. ووجد هيو وآخرون أنه مع زيادة وقت الطحن من ساعتين إلى 20 ساعة، فإن البنية البلورية MgH2 تحولت. درس هو شيو ينغ وآخرون تأثير وقت الطحن على بنية وأداء مركبات الكربون المغنيزيوم مواد تخزين الهيدروجين (40Mg60C). وأظهرت النتائج أن وقت الطحن البالغ ساعتين كان كافيًا لتحقيق أحجام الجسيمات النانوية (10-20 نانومتر)، وزيادة إطالة وقت الطحن زادت من تكتل المواد. درس Barkhordarian وآخرون تأثير وقت الطحن على أداء إطلاق الهيدروجين من هيدريد المغنيسيوم، ووجدوا أن تمديد وقت الطحن من ساعتين إلى 100 ساعة يقلل من الوقت اللازم لإطلاق الهيدروجين الكامل في 300 درجة مئوية من 3000 ثانية إلى 300 ثانية. ويمكن أن يؤدي تمديد وقت الطحن بشكل صحيح إلى زيادة محتوى المراحل النانوية غير المتبلورة في المادة، وتقليل ضغط المنصة والتغير في المحتوى الحراري لإطلاق الهيدروجين، وبالتالي تحسين الاستقرار الهيكلي للمادة وتعزيز قدرتها على نزع الهيدروجين.

3. لعب مع Ball Milling Media

وسائط الطحن الشائعة الاستخدام هي خرزات أكسيد الزركونيوم، في حين أن المواد المستخدمة في صناعة وسائط الطحن تتكون في الغالب من الحديد الزهر أو السبائك المعالجة بشكل خاص، يليها السيراميك وأكسيد الألومنيوم وغيرها. خانْد#تشير نتائج أبحاث 39; إلى أن كلوريد الصوديوم، كوسائل للطحن، يمكن أن يقمع بشكل فعال تجميع الماس النانوي المأمون (DNDs). تفاعل لو غوجيان وآخرون مع الكربون البلوري الدقيق ومسحوق المغنيسيوم من خلال الطحن الرطب في جو H2، وحقَّق الطحن لمدة 3 ساعات أحجام جسيمات تتراوح من 20 إلى 120 نانومتر، مما يدل على أن إدخال كمية مناسبة من الكربون البلوري الدقيق مفيد لتحجيم مسحوق المغنيسيوم السريع بالنانو.

4. طحن الإضافات

عندما تكون مواد تخزين الهيدروجين صلبة ويصعب صقلها، يكون من الضروري إضافة كمية مناسبة من مساعدات الطحن. سونج وآخرون قاموا بإضافة Cr2O3 و Al2O3 و CeO2 بشكل منفصل كمساعدات لطحن مواد تخزين الهيدروجين القائمة على المغنيسيوم، مما أدى إلى تغييرات كبيرة في خصائص امتصاص الهيدروجين من خلال الطحن، وإنتاج سبائك متعددة المراحل نانو Mg. وعندما تكون مواد تخزين الهيدروجين عرضة للتكتل، يلزم إضافة كمية مناسبة من المشتت. وتشمل المشتتات الشائعة MoS2، الجرافيت، الكربون البلوري الدقيق، وأكثر من ذلك. واستخدم كوندو وآخرون Mg و TiFe0.92Mn0.08 كمواد خام في الطاحونة الرطبة Mg-50% TiFe0.92Mn0.08 مواد تخزين هيدروجينية مركبة في الهكسان -ن. أظهرت النتائج أن TiFe0.92Mn0.08 تشتت بشكل موحد في المغنيسيوم، وبدأت المادة بامتصاص الهيدروجين عند درجة حرارة 25 مئوية. تحسن امتصاص الهيدروجين وخصائص الامتزاز مع التغيرات في التشتت.

وعندما تكون مواد تخزين الهيدروجين عرضة للتكرير وتتجاوز نطاق حجم الجسيمات المطلوب، ينبغي إضافة كمية مناسبة من زيت التشحيم. في الغلاف الجوي H2، إضافة 30 ٪ من الكربون البلوري الدقيق ومسحوق المغنيسيوم لمدة 3 ساعات أدى إلى مواد تخزين الهيدروجين القائمة على المغنيسيوم تتراوح من 20 إلى 60 نانومتر. ظل حجم حبيبات MgH2 دون تغيير تقريبًا مع زيادة وقت الطحن، مما يشير إلى أن الكربون البلوري الدقيق يوفر تزييت فعال.

5. طاحونة الغلاف الجوي

نظرًا لإخراج الطاقة الكبير أثناء الطحن الميكانيكي للكرة، قد يؤثر ناتج الطاقة على بيئة الغاز داخل جرة الطحن. عندما تكون المواد مستقرة نسبيا في الهواء، يمكن استخدام الظروف الجوية مباشرة للطحن. ومع ذلك، عندما تكون المواد عرضة للأكسدة، فمن الضروري تفريغ جرة الطحن أو استبدال الهواء الداخلي بغاز خامل. على سبيل المثال، في الغلاف الجوي الجوي، يتأكسد المغنيسيوم المعدني بسهولة إلى MgO، مما يؤدي إلى فقدان مكونات تخزين الهيدروجين الفعالة. لذلك، عند تحضير مواد تخزين الهيدروجين النانوي من خلال الطحن الميكانيكي للكرة، من الضروري اختيار الغلاف الجوي المناسب للطحن استنادًا إلى طبيعة المواد.

خاتمة

يتيح الطحن الميكانيكي للكرة إعداد مواد تخزين الهيدروجين النانوي من خلال الطحن والتشتت والتفاعلات الكيميائية المستحثة. من خلال تعديل معلمات الطحن، يمكن تحقيق الإعداد المتحكم به لمواد تخزين الهيدروجين النانوي. ومع ذلك، فإن التوزيع غير المتساوي لحجم الجسيمات يطرح تحديات عملية لتطبيق الطحن الميكانيكي للكرة. ومع التحسن المستمر في عمليات الطحن والتطورات في تكنولوجيا النانو، فإن الطحن الميكانيكي للكرة، مع ما يتميز به من تكلفة منخفضة وكفاءة عالية وببساطة التشغيل، يستعد لنحت مكانة في مجال تحضير مواد تخزين الهيدروجين النانوي.