Granulés d'hydrure de lithium et d'aluminium CAS 16853-85-3

L'étude cinétique de la réaction de régénération par hydrogénation de LiH Al montre que la réaction suit le modèle du noyau en rétrécissement et que l'équation de la vitesse de réaction est 1- (1- ) ^ (1/3)=kt, où est le taux de conversion et k est la constante de vitesse. En l'absence de catalyseur, k=0.0024 h ⁻¹ à 298K et une conversion complète prend plus de 120 heures. La résistance cinétique provient principalement de la diffusion de H ₂ dans les cristaux de LiH (coefficient de diffusion D=1.2 × 10 ⁻¹⁴ cm²/s). Après avoir ajouté un catalyseur à base de Ti (tel que TiCl3), la valeur k a augmenté à 0,036 h ⁻¹ et le temps de réaction a été raccourci à 15 h. L'analyse XPS a confirmé que Ti ⁴⁺ était réduit en Ti ³ ⁺ dans la réaction et que les sites actifs Ti-H formés pourraient réduire la barrière énergétique de dissociation de H ₂ (de 43 kJ/mol à 28 kJ/mol), déplaçant l'étape de contrôle de la vitesse de la diffusion de H ₂ à la réaction de surface. L'effet de la température sur la cinétique est conforme à l'équation d'Arrhenius. Dans la plage de 25 à 80 degrés, l'énergie d'activation Eₐ diminue de 68 kJ/mol à 52 kJ/mol, ce qui est dû à l'augmentation de la température favorisant la dispersion du catalyseur à l'interface LiH Al.

La surface spécifique et la structure des pores des particules LAH affectent directement l’efficacité du transfert de masse. La surface spécifique des particules composites LiH Al défaillantes est de 12 à 18 m²/g, tandis qu'après traitement par broyage à boulets, la surface spécifique augmente à 85 à 100 m²/g, et le coefficient de diffusion H ₂ augmente à 8,6 × 10 ⁻¹ 2 cm²/s, correspondant à une vitesse de réaction constante k=0.058 h ⁻¹, qui est deux fois plus élevée que celle des particules non traitées.
Dans le système de complexation du solvant, la taille des particules a diminué de 100 μm à 10 μm, la résistance au transfert de masse en phase liquide-a diminué de 60 % et le taux de formation du complexe LAH · 4THF a augmenté de 3,2 fois. Cependant, un broyage à billes excessif (taille des particules<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.

L'étude cinétique de la réduction de LiOH Al (OH) ∝ par un agent réducteur à base de Mg montre que la réaction suit le modèle de contrôle de la réaction d'interface et que l'équation de vitesse est ln (1- )=- kt. À 298K, la valeur k de la poudre de Mg pure est de 0,018 h ⁻¹, tandis que la valeur k de l'alliage Mg Al (avec 20 % d'Al) est de 0,042 h ⁻¹, grâce à l'effet micro batterie formé par l'alliage, qui accélère le transfert d'électrons. L'effet de la température sur la cinétique de réduction est significatif. Lorsque la température augmente de 25 degrés à 60 degrés, l'énergie d'activation E ₐ diminue de 75 kJ/mol à 62 kJ/mol et la valeur k augmente jusqu'à 0,096 h ⁻¹. Cependant, lorsque la température dépasse 80 degrés, une couche dense de MgO se forme à la surface du Mg, entraînant une diminution soudaine de la vitesse de réaction (k=0.021 h ⁻¹) et la formation de barrières cinétiques. L'ajout de 5 % de NH ₄ Cl peut endommager la couche de MgO et maintenir la valeur k à 0,089 h ⁻¹ à 60 degrés, résolvant ainsi efficacement le problème de passivation.

Le processus de désolvatation du complexe LAH · 4THF en particules LAH est une réaction du premier-ordre, et l'équation de vitesse est ln (C ₀/C)=kt, où C est la concentration du complexe. À un degré de vide de 0,01 bar, k=0.12 h ⁻¹ à 80 degrés, et il faut 18 heures pour que l'efficacité d'élimination du solvant atteigne 95 %. Lorsque le degré de vide est augmenté jusqu'à 0,001 bar, la valeur k augmente jusqu'à 0,28 h ⁻¹ et le temps de réaction est raccourci à 8 heures. L'analyse cinétique montre que l'énergie d'activation du processus d'élimination du solvant est de E ₐ=48 kJ/mol. Par programme de chauffage (50 → 80 degrés, vitesse de chauffage 2 degrés/h), E ₐ peut être réduit à 35 kJ/mol, tout en évitant la décomposition du LAH due à une surchauffe locale. Le suivi XRD montre que les cristaux de LAH se développent le long du plan cristallin (111) pendant le processus d'élimination du solvant et que la constante de vitesse est linéairement positivement corrélée au taux de croissance du plan cristallin (R²=0.98).