Fatores de impacto da moagem mecânica de bolas na preparação de materiais de nanoarmazenamento de hidrogênio

No processo de moagem mecânica de bolas, a energia necessária para a fragmentação e refinamento do pó provém do impacto e da ação de cisalhamento das esferas de fresagem. Quando a velocidade de moagem das esferas é baixa, o movimento das esferas de óxido de zircônio se deve principalmente ao atrito, com uma proporção mínima de impactos, tornando o atrito e o cisalhamento os principais mecanismos de moagem das bolas. A seleção de parâmetros apropriados de moagem de bolas, como velocidade, duração, meios de moagem, aditivos, atmosfera e muito mais, desempenha um papel crucial na preparação de nanomateriais.

1. Velocidade de moagem de bolas

A moagem mecânica de bolas foi empregada para preparar partículas nanomagnéticas de Fe3O4. Os resultados indicam que o controle da velocidade de moagem entre 180 e 220 rpm produz ótimos efeitos de moagem. Cai Xiaolan, em um ambiente de gás inerte, usou moagem para preparar pó de zinco finamente lamelar. Controlando a velocidade e a atmosfera, eles alcançaram bons tamanhos de partículas de matéria-prima, variando de 7,0 a 15,0 μm.

2. Duração da moagem de bolas

No processo de moagem mecânica de bolas, a duração da moagem tem um impacto significativo no tamanho das partículas, área superficial específica, estrutura cristalina e desempenho de liberação de hidrogênio de materiais de armazenamento de nanohidrogênio. Com o aumento do tempo de moagem, o tamanho das partículas de magnésio diminui, mas se o tempo de moagem for muito longo, o efeito de esmagamento torna-se menos pronunciado. Quando o tempo de moagem aumentou de 3 horas para 80 horas, os picos de difração para magnésio e níquel se ampliaram significativamente, e uma nova fase, Mg2Ni, surgiu. verificaram que, à medida que o tempo de moagem aumentava de 2 horas para 20 horas, a estrutura cristalina do MgH2 se transformava. Hu Xiuying e outros estudaram o impacto do tempo de moagem na estrutura e desempenho de materiais de armazenamento de hidrogênio composto de carbono magnésio (40Mg60C). Os resultados mostraram que um tempo de moagem de 2 horas foi suficiente para atingir tamanhos de partículas em nanoescala (10-20 nm), e estender ainda mais o tempo de moagem aumentou a aglomeração do material. estudaram o efeito do tempo de moagem no desempenho de liberação de hidrogênio do hidreto de magnésio e descobriram que estender o tempo de moagem de 2 horas para 100 horas reduziu o tempo necessário para a liberação completa de hidrogênio a 300°C de 3000 segundos para 300 segundos. Estender adequadamente o tempo de moagem pode aumentar o conteúdo de nanofases amorfas no material, reduzir a pressão da plataforma e a mudança de entalpia da liberação de hidrogênio, melhorando assim a estabilidade estrutural do material e aumentando sua capacidade de desidrogenação.

3. Meios de fresagem de bolas

O meio de moagem comumente usado são as esferas de óxido de zircônio, enquanto os materiais para fazer meios de moagem consistem principalmente de ferro fundido ou ligas especialmente processadas, seguidas por cerâmicas, óxido de alumínio e outros. Khan&#Os resultados da pesquisa 39;s indicam que o cloreto de sódio, como meio de moagem, pode efetivamente suprimir a agregação de nanodiamantes aminados (DNDs). reagiram ao pó microcristalino de carbono e magnésio através de moagem úmida em atmosfera de H2, e uma duração de moagem de 3 horas atingiu tamanhos de partículas variando de 20 a 120 nm, demonstrando que a introdução de uma quantidade adequada de carbono microcristalino é benéfica para o rápido nanodimensionamento do pó de magnésio.

4. Aditivos de moagem

Quando os materiais de armazenamento de hidrogénio são duros e difíceis de refinar, é necessária a adição de uma quantidade adequada de ajuda à moagem. adicionaram separadamente Cr2O3, Al2O3 e CeO2 como auxiliares de moagem para materiais de armazenamento de hidrogênio à base de magnésio, resultando em mudanças significativas nas propriedades de absorção de hidrogênio através da moagem, produzindo ligas multifásicas à base de nano Mg. Quando os materiais de armazenamento de hidrogênio são propensos à aglomeração, uma quantidade apropriada de dispersante precisa ser adicionada. Os dispersantes comuns incluem MoS2, grafite, carbono microcristalino e muito mais. utilizaram Mg e TiFe0,92Mn0,08 como matérias-primas para moagem úmida de materiais compósitos de hidrogênio em n-hexano. Os resultados mostraram que TiFe0,92Mn0,08 foi uniformemente disperso em Mg, e o material começou a absorver hidrogênio a 25°C. As propriedades de absorção e dessorção de hidrogênio melhoraram com as mudanças na dispersão.

Quando os materiais de armazenamento de hidrogênio são propensos ao refinamento e excedem a faixa de tamanho de partícula desejada, uma quantidade apropriada de lubrificante deve ser adicionada. Em uma atmosfera de H2, a adição de 30% de carbono microcristalino e a moagem de pó de magnésio por 3 horas resultaram em materiais de armazenamento de hidrogênio à base de magnésio variando de 20 a 60 nm. O tamanho de grão de MgH2 permaneceu praticamente inalterado com o aumento do tempo de moagem, indicando que o carbono microcristalino proporcionou lubrificação efetiva.

5. Atmosfera de moagem

Devido à significativa produção de energia durante a moagem mecânica de bolas, a saída de energia pode afetar o ambiente de gás dentro do frasco de moagem. Quando os materiais são relativamente estáveis no ar, as condições atmosféricas podem ser utilizadas diretamente para a moagem. No entanto, quando os materiais são propensos à oxidação, é necessário evacuar o frasco de fresagem ou substituir o ar interno por um gás inerte. Por exemplo, em uma atmosfera de ar, o magnésio metálico é facilmente oxidado em MgO, resultando na perda de componentes efetivos de armazenamento de hidrogênio. Portanto, ao preparar materiais de armazenamento de nano hidrogênio por meio de moagem mecânica de bolas, é crucial selecionar a atmosfera de moagem apropriada com base na natureza dos materiais.

Conclusão

A moagem mecânica de bolas permite a preparação de materiais de armazenamento de nano hidrogênio por meio de moagem, dispersão e reações químicas induzidas. Ao ajustar os parâmetros de moagem, a preparação controlada de materiais de armazenamento de nanohidrogênio é possível. No entanto, a distribuição desigual do tamanho das partículas impõe desafios práticos à aplicação da moagem mecânica de bolas. Com a melhoria contínua dos processos de moagem e os avanços na nanotecnologia, a moagem mecânica de bolas, com suas vantagens de baixo custo, alta eficiência e simplicidade de operação, está pronta para esculpir um nicho no campo da preparação de material de armazenamento de nanohidrogênio.