Ultrason ilə səmərəli hidrogen istehsalı

Hidrogen ətraf mühitə uyğunluğu və sıfır karbon dioksid emissiyası sayəsində üstünlük verilən alternativ yanacaqdır. Bununla birlikdə, ənənəvi hidrogen istehsalı iqtisadi kütləvi istehsal üçün səmərəli deyil. Suyun və qələvi su məhlullarının ultrasəs təbliğ olunan elektrolizi, daha yüksək hidrogen verimi, reaksiya dərəcəsi və dönüşüm sürəti ilə nəticələnir. Ultrasonik köməkli elektroliz hidrogen istehsalını iqtisadi və enerji baxımından səmərəli edir.
Elektroliz və elektrokoaqulyasiya kimi ultrasəs təbliğ olunan elektrokimyəvi reaksiyalar inkişaf etmiş reaksiya sürətini, sürətini və məhsullarını göstərir.

Sonikasiya ilə səmərəli hidrogen istehsalı

Hidrogen istehsalı üçün suyun və sulu məhlulların elektrolizi təmiz enerji istehsalı üçün perspektivli bir prosesdir. Suyun elektrolizi, suyun iki qaza, yəni hidrogenə bölünməsi üçün elektrik tətbiq olunduğu elektrokimyəvi bir prosesdir.₂) və oksigen (O₂). H yarmaq üçün – The – Elektroliz yolu ilə H bağları, suyun içindən elektrik cərəyanı keçir.
Elektrolitik reaksiya üçün başqa bir müdrik qeyri-spontan reaksiya başlamaq üçün birbaşa elektrik valyutası (DC) tətbiq olunur. Elektroliz sıfır CO ilə sadə, ətraf mühitə uyğun, yaşıl bir prosesdə yüksək saflıqda hidrogen yarada bilər₂ O kimi emissiya₂ yeganə yan məhsuldur.

2x ultrasəs prosessorları UIP2000hdT elektrodlar, yəni katot və anot kimi fəaliyyət göstərən problarla. Ultrasonik sahə suyun və ya sulu məhlulların hidrogeninin elektrolitik sintezini gücləndirir.

Suyun elektrolizinə gəldikdə, suyun oksigen və hidrogenə bölünməsi bir elektrik cərəyanı suyun içindən keçərək əldə edilir.
Mənfi yüklü katotdakı təmiz suda, katoddan elektronların (e−) hidrogen qazlarına əmələ gəlməsi üçün hidrogen kationlarına bağışlandığı bir azalma reaksiyası baş verir. Müsbət yüklənmiş anotda oksidləşmə reaksiyası baş verir ki, bu da anota elektron verir. Bu o deməkdir ki, su anodda reaksiya verərək oksigen və müsbət yüklü hidrogen ionları (protonlar) əmələ gətirir. Beləliklə aşağıdakı enerji tarazlığı tənliyi tamamlanır:

2H⁺ (aq) + 2e^– → H₂ (g) (katotda azalma)
2H₂O (l) → O2 (g) + 4H⁺ (aq) + 4e^– (anodda oksidləşmə)
Ümumi reaksiya: 2H₂O (l) → 2H₂ (g) + O₂ (g)

Tez-tez hidrojen istehsal etmək üçün elektroliz üçün qələvi su istifadə olunur. Qələvi duzları qələvi metalların və qələvi torpaq metallarının həll olunan hidroksidləridir, bunlardan ümumi nümunələr bunlardır: Natrium hidroksid (NaOH, “kostik soda ”) və kalium hidroksid (KOH, kimi də bilinir “kostik kalium ”). Eletkroliz üçün əsasən% 20-40% kostik məhlulu konsentrasiyaları istifadə olunur.

Hidrogenin Ultrasonik Sintezi

Hidrogen qazı elektrolitik reaksiya ilə istehsal olunduqda hidrogen birbaşa parçalanma potensialında sintez olunur. Elektrodların səthi, elektrokimyəvi reaksiya zamanı hidrogen əmələ gəlməsinin molekulyar mərhələdə baş verdiyi ərazidir. Hidrogen molekulları elektrod səthində nüvələnir, beləliklə hidrogen qaz balonları katot ətrafında mövcud olur. Ultrasonik elektrodlardan istifadə aktivlik empedanslarını və konsentrasiya empedansını yaxşılaşdırır və suyun elektrolizi zamanı hidrogen baloncuklarının yüksəlməsini sürətləndirir. Bir neçə tədqiqat ultrasəs hidrogen istehsalının hidrogen məhsuldarlığını səmərəli artırdığını göstərdi.

Elektrolizə ultrasəs təsirləri

Ultrasonik olaraq həyəcanlı elektroliz, sono-elektroliz olaraq da bilinir. Sonomekanik və sonokimyəvi təbiətin müxtəlif ultrasəs amilləri elektrokimyəvi reaksiyalara təsir göstərir və onları inkişaf etdirir. Bu elektrolizə təsir edən amillər ultrasəslə əlaqəli kavitasiya və titrəmənin nəticələridir və akustik axın, mikro turbulentlər, mikrojetlər, şok dalğaları və sonokimyəvi təsirləri əhatə edir. Ultrasonik / akustik kavitasiya, yüksək intensiv ultrasəs dalğalarının maye halına gətirildiyi zaman meydana gəlir. Kavitasiya fenomeni sözdə kavitasiya baloncuklarının böyüməsi və dağılması ilə xarakterizə olunur. Baloncuk implosionu, super sıx, yerli olaraq meydana gələn qüvvələrlə qeyd olunur. Bu qüvvələrə 5000K-a qədər güclü yerli istilik, 1000 atm-a qədər yüksək təzyiqlər və nəhəng istilik və soyutma dərəcələri (> 100k / san) daxildir və maddə ilə enerji arasında misilsiz bir qarşılıqlı təsir yaradır. Məsələn, bu kavitasiya qüvvələri suyun içindəki hidrogen bağlarını təsirsiz hala gətirir və su qruplarının bölünməsini asanlaşdırır və bu da elektroliz üçün daha az enerji istehlakı ilə nəticələnir.

Elektrodlara Ultrasonik Təsir

• Çöküntülərin elektrod səthindən çıxarılması
• Elektrod səthinin aktivləşdirilməsi
• Elektrolitlərin elektrodlara doğru və ondan uzaqlaşması

Səthlərin təmizlənməsi və aktivləşdirilməsi

Kütləvi ötürmə reaksiya dərəcəsini, sürəti və verimi təsir edən həlledici amillərdən biridir. Elektrolitik reaksiyalar zamanı reaksiya məhsulu, məsələn çöküntülər, birbaşa elektrod səthlərində olduğu kimi ətrafda da toplanır və təzə məhlulun elektrolizə çevrilməsini yavaşlatır. Ultrasonik olaraq təbliğ olunan elektrolitik proseslər, kütlə həllində və səthlərin yaxınlığında artan kütlə ötürülməsini göstərir. Ultrasonik titrəmə və kavitasiya passivasiya təbəqələrini elektrod səthlərindən kənarlaşdırır və bununla daima tam səmərəli saxlayır. Bundan əlavə, sonifikasiyanın sonokimyəvi təsirlərlə reaksiya yollarını artırdığı bilinir.

Aşağı Ohmik Gərginlik Düşmə, Reaksiya Aşırı Potensial və Ayrışma Potensialı

Elektrolizin baş verməsi üçün lazım olan gərginlik parçalanma potensialı olaraq bilinir. Ultrasəs elektroliz proseslərində zəruri parçalanma potensialını azalda bilər.

Ultrasonik Elektroliz hüceyrəsi

Su elektrolizi üçün ultrasəs enerji girişi, elektrod boşluğu və elektrolit konsentrasiyası su elektrolizinə və onun səmərəliliyinə təsir göstərən əsas amillərdir.
Qələvi elektroliz üçün ümumiyyətlə% 20-40% KOH və ya NaOH sulu kostik məhlulu olan bir elektroliz hüceyrəsi istifadə olunur. Elektrik enerjisi iki elektroda tətbiq olunur.
Elektrod katalizatorları reaksiya sürətini sürətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, Pt elektrodları reaksiya daha asan baş verdiyi üçün əlverişlidir.
Elmi tədqiqat məqalələrində suyun ultrasəs təbliğ olunan elektrolizindən istifadə edərək% 10 -25% enerji qənaəti bildirilir.

Pilot və Sənaye miqyasında hidrogen istehsalı üçün ultrasəs elektrolizatorları

Hielscher ultrason’ sənaye ultrasəs prosessorları tam yük altında və ağır işlərdə 24/7/365 əməliyyat üçün hazırlanmışdır.
Sağlam ultrasəs sistemləri, eyni zamanda elektrod və ultrasəs dalğa ötürücü kimi fəaliyyət göstərən xüsusi dizayn edilmiş sonotrodlar (zondlar) və elektroliz reaktorları təmin edərək, Hielscher Ultrasonics elektrolitik hidrogen istehsalı üçün xüsusi tələblərə cavab verir. UIP seriyasının bütün rəqəmsal sənaye ultrasəs cihazları (UIP500hdT (500 vat), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5kW), UIP2000hdT (2kW) və UIP4000hdT (4kW)) elektroliz tətbiqləri üçün yüksək performanslı ultrasəs vahidləridir.
Aşağıdakı cədvəldə bizim ultrasonicators təxmini emal gücü bir göstəriş verir: