Facteurs d’impact du fraisage mécanique à billes dans la préparation de matériaux de stockage d’hydrogène Nano

Dans le processus de fraisage mécanique des billes, l’énergie requise pour la fragmentation et le raffinement de la poudre provient de l’impact et de l’action de cisaillement des billes de fraisage. Lorsque la vitesse de fraisage à billes est faible, le mouvement des billes d’oxyde de zirconium est principalement dû au frottement, avec une proportion minimale d’impacts, faisant du frottement et du cisaillement les principaux mécanismes de fraisage à billes. La sélection des paramètres de fraisage à billes appropriés tels que la vitesse, la durée, les milieux de fraisage, les additifs, l’atmosphère, etc., joue un rôle crucial dans la préparation des nano matériaux.

1. Vitesse de fraisage à billes

Le fraisage mécanique à billes a été utilisé pour préparer les particules nanomagnétiques Fe3O4. Les résultats indiquent que le contrôle de la vitesse de fraisage entre 180 et 220 tr/min donne des effets de rectification optimaux. Cai Xiaolan, dans un environnement de gaz inerte, a utilisé le broyage pour préparer la poudre de zinc finement lamellaire. En contrôlant la vitesse et l’atmosphère, ils ont obtenu de bonnes tailles de particules de matières premières allant de 7,0 à 15,0 μm.

2. Durée de fraisage à billes

Dans le processus de fraisage mécanique à billes, la durée de fraisage a un impact significatif sur la taille des particules, la surface spécifique, la structure cristalline et les performances de libération d’hydrogène des matériaux de stockage d’hydrogène nano. Avec l’augmentation du temps de broyage, la taille des particules de magnésium diminue, mais si le temps de broyage est trop long, l’effet de broyage devient moins prononcé. Lorsque le temps de fraisage est passé de 3 heures à 80 heures, les pics de diffraction pour le magnésium et le nickel se sont considérablement élargis et une nouvelle phase, Mg2Ni, est apparue. Huo et al. ont constaté que lorsque le temps de broyage augmentait de 2 heures à 20 heures, la structure cristalline du MgH2 se transformait. Hu Xiuying et d’autres ont étudié l’impact du temps de fraisage sur la structure et les performances des matériaux de stockage d’hydrogène composé de magnésium carbone (40Mg60C). Les résultats ont montré qu’un temps de fraisage de 2 heures était suffisant pour atteindre la taille des particules à l’échelle nanométrique (10-20 nm), et une prolongation supplémentaire du temps de fraisage augmentait l’agglomération des matériaux. Barkhordarian et al. ont étudié l’effet du temps de broyage sur la performance de libération d’hydrogène de l’hydrure de magnésium, et ont constaté que l’extension du temps de broyage de 2 heures à 100 heures réduisait le temps nécessaire pour la libération complète d’hydrogène à 300°C de 3000 secondes à 300 secondes. Une extension appropriée du temps de fraisage peut augmenter le contenu des nanophases amorphes dans le matériau, réduire la pression de la plate-forme et le changement d’enthalpie de la libération d’hydrogène, améliorant ainsi la stabilité structurelle du matériau et améliorant sa capacité de déshydrogénation.

3. Média de fraisage à billes

Les milieux de fraisage couramment utilisés sont les perles d’oxyde de zirconium, tandis que les matériaux utilisés pour la fabrication des milieux de fraisage sont principalement constitués de fonte ou d’alliages spécialement traités, suivis par la céramique, l’oxyde d’aluminium et d’autres. Khai &#Les résultats de la recherche indiquent que le chlorure de sodium, en tant que médium de broyage, peut efficacement supprimer l’agrégation des nanodiamants aminés (DND). Lu Guojian et al. ont réagi au carbone microcristallin et à la poudre de magnésium par broyage humide dans une atmosphère H2, et une durée de broyage de 3 heures a obtenu des tailles de particules allant de 20 à 120 nm, démontrant que l’introduction d’une quantité appropriée de carbone microcristallin est bénéfique pour la nanotaille rapide de poudre de magnésium.

4. Additifs de fraisage

Lorsque les matériaux de stockage de l’hydrogène sont durs et difficiles à affiner, l’addition d’une quantité appropriée d’aide de broyage est nécessaire. Song et al. ont ajouté séparément le Cr2O3, l’al2o3 et le CeO2 comme outils de broyage des matériaux de stockage de l’hydrogène à base de magnésium, ce qui a entraîné des changements importants dans les propriétés d’absorption de l’hydrogène par le broyage et la production d’alliages multiphasés à base de nano mg. Lorsque les matériaux de stockage de l’hydrogène sont sujets à l’agglomération, une quantité appropriée de dispersant doit être ajoutée. Les dispersants courants comprennent le MoS2, le graphite, le carbone microcristallin, et plus encore. Kondo et al. ont utilisé le Mg et le TiFe0.92Mn0.08 comme matières premières pour moudre des matériaux composites de stockage d’hydrogène Mg-50% TiFe0.92Mn0.08 dans le n-hexane. Les résultats ont montré que le TiFe0.92Mn0.08 était uniformément dispersé en Mg et que le matériau a commencé à absorber de l’hydrogène à 25°C. Les propriétés d’absorption de l’hydrogène et de désorption se sont améliorées avec les changements de dispersion.

Lorsque les matériaux de stockage de l’hydrogène sont susceptibles d’être raffinés et dépassent la plage de granulométrie désirée, une quantité appropriée de lubrifiant devrait être ajoutée. Dans une atmosphère H2, l’ajout de 30% de carbone microcristallin et le broyage de poudre de magnésium pendant 3 heures ont donné lieu à des matériaux de stockage d’hydrogène à base de magnésium allant de 20 à 60 nm. La taille du grain MgH2 est restée pratiquement inchangée avec l’augmentation du temps de broyage, ce qui indique que le carbone microcristallin a fourni une lubrification efficace.

5. Atmosphère de fraisage

En raison de la production d’énergie importante pendant le fraisage mécanique à billes, la production d’énergie peut affecter l’environnement de gaz à l’intérieur du bocal de fraisage. Lorsque les matériaux sont relativement stables dans l’air, les conditions atmosphériques peuvent être directement utilisées pour le fraisage. Cependant, lorsque les matériaux sont sujets à l’oxydation, il est nécessaire d’évacuer le pot de fraisage ou de remplacer l’air interne par un gaz inerte. Par exemple, dans l’atmosphère, le magnésium métallique est facilement oxydé en MgO, ce qui entraîne la perte de composants efficaces de stockage de l’hydrogène. Par conséquent, lors de la préparation de matériaux de stockage d’hydrogène nano par fraisage mécanique à billes, il est crucial de choisir l’atmosphère de fraisage appropriée en fonction de la nature des matériaux.

Conclusion Conclusion

Le fraisage mécanique à billes permet la préparation de matériaux de stockage d’hydrogène nano par meulage, dispersion et réactions chimiques induites. En ajustant les paramètres de fraisage, la préparation contrôlée des matériaux de stockage d’hydrogène nano est réalisable. Néanmoins, la distribution inégale de la taille des particules pose des défis pratiques à l’application du fraisage mécanique à billes. Grâce à l’amélioration continue des procédés de fraisage et aux progrès de la nanotechnologie, le fraisage mécanique à billes, avec ses avantages de faible coût, de haute efficacité et de simplicité d’utilisation, est sur le point de se tailler une niche dans le domaine de la préparation des matériaux de stockage de l’hydrogène nano.