إنتاج الهيدروجين الفعال مع الفوق صوتيات

الهيدروجين هو وقود بديل يفضل بسبب لطفه البيئي وعدم انبعاث ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، توليد الهيدروجين التقليدي ليست فعالة لإنتاج الكتلة الاقتصادية. والموجات فوق الصوتية روجت كهربائيا من المياه والمياه القلوية حلول النتائج في ارتفاع الغلة الهيدروجين، ومعدل التفاعل وسرعة التحويل. بالموجات فوق الصوتية بمساعدة التحليل الكهربائي يجعل إنتاج الهيدروجين اقتصادية وكفاءة في استخدام الطاقة.
بالموجات فوق الصوتية روجت التفاعلات الكهروكيميائية مثل التحليل الكهربائي والتخثر الكهربائي تظهر تحسين سرعة التفاعل، ومعدل وغلة.

توليد الهيدروجين الفعال مع سونيكيشن

يعد التحليل الكهربائي للمياه والمحاليل المائية لغرض توليد الهيدروجين عملية واعدة لإنتاج الطاقة النظيفة. التحليل الكهربائي للماء هو عملية كهروكيميائية حيث يتم تطبيق الكهرباء لتقسيم الماء إلى غازين ، وهما الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2). من أجل شق H – ال – H السندات عن طريق التحليل الكهربائي، يتم تشغيل تيار كهربائي من خلال المياه.
بالنسبة للتفاعل الإلكتروليتي ، يتم تطبيق عملة كهربائية مباشرة لبدء تفاعل غير تلقائي من ناحية أخرى. يمكن أن يولد التحليل الكهربائي هيدروجين عالي النقاء في عملية بسيطة وصديقة للبيئة وخضراء مع انبعاث CO2 صفر لأن O2 هو المنتج الثانوي الوحيد.

يوضح هذا الفيديو التأثير الإيجابي للموجات فوق الصوتية للقطب المباشر على التيار الكهربائي. ويستخدم Hielscher UP100H (100 واط، 30kHz) الخالط بالموجات فوق الصوتية مع ترقية الكيمياء الكهربائية وقطب التيتانيوم / سونوترودي. ينتج التحليل الكهربائي لحمض الكبريتيك المخفف غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين. يقلل الموجات فوق الصوتية من سمك طبقة الانتشار على سطح القطب ويحسن نقل الكتلة أثناء التحليل الكهربائي.

سونو الكهربية الكيمياء - توضيح تأثير الموجات فوق الصوتية على التحليل الكهربائي دفعة

صورة مصغرة للفيديو

طلب معلومات





التخليق الكهروكيميائي بالموجات فوق الصوتية هو وسيلة فعالة للغاية لإنتاج الهيدروجين. تعزز المعالجة الكهروكيميائية سونو انشقاق روابط H - O - H عن طريق التحليل الكهربائي ، ويتم تشغيل تيار كهربائي عبر الماء.

2x معالجات بالموجات فوق الصوتية من طراز UIP200hdT مع تحقيقات ، التي تعمل كأقطاب كهربائية ، أي الكاثود والأنود. يعزز اهتزاز الموجات فوق الصوتية والتجويف إنتاج الهيدروجين الكهروكيميائي.

 
وفيما يتعلق بالتحليل الكهربائي للمياه، يتم تقسيم المياه إلى الأكسجين والهيدروجين عن طريق تمرير تيار كهربائي من خلال الماء.
في الماء النقي عند المهبط سالب الشحنة، يحدث تفاعل اختزال حيث تمنح الإلكترونات (e−) من المهبط إلى كاتيونات الهيدروجين بحيث يتشكل غاز الهيدروجين. عند المصعد الموجب الشحنة، يحدث تفاعل أكسدة، يولد غاز الأكسجين مع إعطاء إلكترونات إلى المصعد. هذا يعني أن الماء يتفاعل عند المصعد لتكوين الأكسجين وأيونات الهيدروجين الموجبة الشحنة (البروتونات). وبذلك تكتمل معادلة توازن الطاقة التالية:
 
2H+ (aq) + 2 هـ → حاء2 (ز) (تخفيض في الكاثود)
2H2O (ل) → O2 (ز) + 4H+ (aq) + 4 ه (الأكسدة في الأنود)
رد الفعل الكلي: 2H2O (ل) → 2H2 (ز) + واو2 (ز)
 
في كثير من الأحيان ، يتم استخدام المياه القلوية للتحليل الكهربائي من أجل إنتاج الهيدروجين. الأملاح القلوية هي هيدروكسيدات قابلة للذوبان من المعادن القلوية والمعادن الأرضية القلوية ، ومن الأمثلة الشائعة عليها: هيدروكسيد الصوديوم (هيدروكسيد الصوديوم ، المعروف أيضا باسم الصودا الكاوية) وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH ، المعروف أيضا باسم البوتاس الكاوية). بالنسبة إلى الانحلال ، يتم استخدام تركيزات 20٪ إلى 40٪ من المحلول الكاوي.

إنتاج سونو الكهروكيميائية للهيدروجين في كاثود بالموجات فوق الصوتية.

إنتاج سونو الكهروكيميائية للهيدروجين في كاثود بالموجات فوق الصوتية.

 

يوضح هذا الفيديو التأثير الإيجابي للموجات فوق الصوتية للقطب المباشر على التيار الكهربائي في إعداد المحلل الكهربائي H-Cell. ويستخدم Hielscher UP100H (100 واط، 30kHz) الخالط بالموجات فوق الصوتية مع ترقية الكيمياء الكهربائية وقطب التيتانيوم / سونوترودي. ينتج التحليل الكهربائي لحمض الكبريتيك المخفف غاز الهيدروجين وغاز الأكسجين. يقلل الموجات فوق الصوتية من سمك طبقة الانتشار على سطح القطب ويحسن نقل الكتلة أثناء التحليل الكهربائي.

سونو الكهربية الكيمياء - توضيح تأثير الموجات فوق الصوتية على التحليل الكهربائي للخلايا H

صورة مصغرة للفيديو

 

تركيب الموجات فوق الصوتية من الهيدروجين

عندما يتم إنتاج غاز الهيدروجين في تفاعل كهربائي، يتم تصنيع الهيدروجين الحق في احتمال التحلل. سطح الأقطاب الكهربائية هو المنطقة، حيث يحدث تكوين الهيدروجين على المسرح الجزيئي أثناء التفاعل الكهروكيميائي. جزيئات الهيدروجين نواة في سطح القطب، بحيث فقاعات غاز الهيدروجين في وقت لاحق موجودة حول الكاثود. استخدام الأقطاب بالموجات فوق الصوتية يحسن مقاومة النشاط ومواعوقة التركيز ويسرع ارتفاع فقاعات الهيدروجين أثناء التحليل الكهربائي للماء. أظهرت العديد من الدراسات أن إنتاج الهيدروجين بالموجات فوق الصوتية يزيد من غلة الهيدروجين بكفاءة.

 
فوائد الفوق صوتيات على التحليل الكهربائي الهيدروجين

  • ارتفاع غلة الهيدروجين
  • تحسين كفاءة الطاقة

كما النتائج بالموجات فوق الصوتية في:

  • زيادة نقل الجماعي
  • الخفض المتسارع لمعوقات التراكم
  • انخفاض انخفاض الجهد أوميك
  • انخفاض رد الفعل المفرط
  • انخفاض احتمال التحلل
  • إزالة الغاز من المياه / محلول مائي
  • تنظيف المحفزات الكهربائية

 

تأثيرات بالموجات فوق الصوتية على التحليل الكهربائي

Ultrasonically excited electrolysis is also known as sono-electrolysis. Various ultrasonic factors of sonomechanical and sonochemical nature influence and promote electrochemical reactions. These electrolysis-influencing factors are results of ultrasound-induced cavitation and vibration and include acoustic streaming, micro-turbulences, microjets, shock waves as well as sonochemical effects. Ultrasonic / acoustic cavitation occurs, when high-intensity ultrasound waves are coupled into liquid. The phenomenon of cavitation is characterized by the growth and collapse of so-called cavitation bubbles. The bubble implosion is marked by super-intense, locally occuring forces. These forces include intense local heating of up to 5000K, high pressures of up to 1000 atm, and enormous heating and cooling rates (>100k/sec) and they provoke a unique interaction between matter and energy. For instance, those cavitational forces impact hydrogen bondings in water and facilitate splitting of water clusters which subsequently results in a reduced energy consumption for the electrolysis.
 
التأثير بالموجات فوق الصوتية على الأقطاب الكهربائية

  • إزالة الترسبات من سطح القطب الكهربائي
  • تنشيط سطح القطب
  • نقل الشوارد نحو الأقطاب الكهربائية وابتعادها عنها

 

التنظيف بالموجات فوق الصوتية وتفعيل أسطح الأقطاب الكهربائية

النقل الجماعي هو أحد العوامل الحاسمة التي تؤثر على معدل التفاعل والسرعة والغلة. أثناء التفاعلات الكهربائية ، يتراكم منتج التفاعل ، على سبيل المثال الترسبات ، حول وكذلك مباشرة على أسطح القطب الكهربائي ويتباطأ التحويل الكهربائي للمحلول الطازج إلى القطب. العمليات الالكتروليتية التي روجت بالموجات فوق الصوتية تظهر نقل كتلة متزايدة في المحلل السائبة وبالقرب من الأسطح. الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية والتجويف يزيل طبقات التخميل من أسطح القطب والاحتفاظ بها وبالتالي كفاءة كاملة بشكل دائم. وعلاوة على ذلك، ومن المعروف سونتيشن لتعزيز مسارات التفاعل من الآثار سونوتشيميكال.

انخفاض انخفاض الجهد أوميك، رد فعل مفرط، واحتمالات التحلل

الجهد اللازم لحدوث التحليل الكهربائي يعرف بإمكانية التحلل. الموجات فوق الصوتية يمكن أن تقلل من احتمال التحلل اللازمة في عمليات التحليل الكهربائي.

خلية التحليل الكهربائي بالموجات فوق الصوتية

بالنسبة للكهرباء، مدخلات الطاقة بالموجات فوق الصوتية، فجوة القطب الكهربائي، وتركيز المنحل بالكهرباء هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على التحليل الكهربائي للماء وكفاءته.
بالنسبة للكهرباء القلوية، يتم استخدام خلية التحليل الكهربائي بمحلول كاوي مائي يبلغ عادة 20% إلى 40% KOH أو NaOH. يتم تطبيق الطاقة الكهربائية على اثنين من الأقطاب الكهربائية.
يمكن استخدام محفزات القطب لتعجيل سرعة التفاعل. على سبيل المثال، أقطاب Pt مواتية كما يحدث رد فعل أكثر سهولة.
مقالات البحث العلمي تقرير 10٪ -25٪ توفير الطاقة باستخدام التحليل الكهربائي بالموجات فوق الصوتية روجت للمياه.

بالموجات فوق الصوتية Electrolyzers لإنتاج الهيدروجين في التجريبية وعلى نطاق صناعي

HIELSCHER الفوق’ بنيت المعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية لعملية 24/7/365 تحت تحميل كامل وفي عمليات الثقيلة.
من خلال توفير أنظمة الموجات فوق الصوتية القوية ، وsnotrodes المصممة الخاصة (المسابير) ، والتي تعمل كإرسال القطب والموجات فوق الصوتية في نفس الوقت ، ومفاعلات التحليل الكهربائي ، تلبي Hielscher Ultrasonics المتطلبات المحددة لإنتاج الهيدروجين المنحل بالكهرباء. جميع أوكاترجات الصناعية الرقمية من سلسلة UIP (UIP500hdT (500 واط), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5 كيلووات), UIP2000hdT (2kW) ، و UIP4000hdT (4kW)) هي وحدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتطبيقات التحليل الكهربائي.

مسبار بالموجات فوق الصوتية من وظائف UIP2000hdT عالية الأداء ك anode. بسبب تطبيق حقل الموجات فوق الصوتية ، يتم ترقية التحليل الكهربائي للهيدروجين.

مسبار بالموجات فوق الصوتية من UIP2000hdT يعمل على أنهود. الموجات فوق الصوتية التطبيقية تكثيف التوليف الكهربائي من الهيدروجين.

الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا:

دفعة حجممعدل المد و الجزرالأجهزة الموصى بها
0من 02 إلى 5L005.05 إلى 1L / دقيقةUIP500hdT
005 إلى 10L0.1 إلى 2L/minUIP1000hdT
0من 07 إلى 15L0.15 إلى 3L / دقيقةUIP1500hdT
00.1 إلى 20L00.2 إلى 4L / دقيقةUIP2000hdT
10 إلى 100L2 إلى 10L / دقيقةUIP4000hdT

اتصل بنا! / اسألنا!

اطلب المزيد من المعلومات

يرجى استخدام النموذج أدناه لطلب معلومات إضافية حول الأقطاب الكهربائية بالموجات فوق الصوتية وأنظمة سونو الكهروكيميائية وتفاصيل التطبيق والتسعير. سنكون سعداء لمناقشة عملية سونو الكهروكيميائية الخاصة بك معك وأن نقدم لك نظام الموجات فوق الصوتية تلبية الاحتياجات الخاصة بك!









يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


وتستخدم الموجات فوق الصوتية عالية القص المتجانسات في المختبر، مقاعد البدلاء أعلى، التجريبية والصناعية المعالجة.

Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.



حقائق تستحق العلم

ما هو الهيدروجين؟

الهيدروجين هو العنصر الكيميائي مع الرمز H والرقم الذري 1. مع وزن ذرية قياسية من 1.008، الهيدروجين هو أخف عنصر في الجدول الدوري. الهيدروجين هو المادة الكيميائية الأكثر وفرة في الكون، ويشكل ما يقرب من 75٪ من جميع الكتل الباريونية. H2 هو الغاز الذي يشكل عندما اثنين من ذرات الهيدروجين السندات معا وتصبح جزيء الهيدروجين. ويسمى أيضا الهيدروجين الجزيئي H2 وهو جزيء دياتومي، هووهووية. وهو يتألف من بروتونين وإلكترين. وجود شحنة محايدة، الهيدروجين الجزيئي مستقر وبالتالي الشكل الأكثر شيوعا من الهيدروجين.

عندما يتم إنتاج الهيدروجين على نطاق صناعي ، فإن الغاز الطبيعي لإصلاح البخار هو أكثر أشكال الإنتاج استخداما. طريقة بديلة هي التحليل الكهربائي للماء. يتم إنتاج معظم الهيدروجين بالقرب من موقع استخدامه الأخير ، على سبيل المثال ، بالقرب من مرافق معالجة الوقود الأحفوري (مثل التكسير الهيدروجيني) ومنتجي الأسمدة القائمة على الأمونيا.

الأدب / المراجع

سنكون سعداء لمناقشة العملية الخاصة بك.

دعونا الحصول على اتصال.