Ефективно производство на водород с ултразвук

Водородът е алтернативно гориво, което е за предпочитане поради неговата екологичност и нулеви емисии на въглероден диоксид. Въпреки това, конвенционалното производство на водород не е ефективно за икономично масово производство. Ултразвуковото насърчаване на електролиза на водни и алкални водни разтвори води до по-високи добиви на водород, скорост на реакция и скорост на превръщане. Ултразвуково подпомаганата електролиза прави производството на водород икономичен и енергийно ефективен.
Ултразвуково насърчава електрохимични реакции като електролиза и електрокоагулация показват подобрена скорост на реакцията, скорост и добиви.

Ефективно водородно генериране с ултразвук

Електролизата на вода и водни разтвори за целите на производството на водород е обещаващ процес за производство на чиста енергия. Електролизата на водата е електрохимичен процес, при който се прилага електричество за разделяне на водата на два газа, а именно водород (H2) и кислород (O2). За да се разцепи H – Най- – H връзки чрез електролиза, електрически ток се проводя през водата.
За електролитната реакция се прилага директна електрическа валута, за да се инициира друга неспонтанна реакция. Електролизата може да генерира водород с висока чистота в прост, екологичен, зелен процес с нулеви емисии на CO2, тъй като O2 е единственият страничен продукт.

Това видео илюстрира положителното влияние на директния електрод ултразвук върху електрическия ток. Той използва Hielscher UP100H (100 вата, 30kHz) ултразвуков хомогенизатор с електро-химия-ъпгрейд и титанов електрод / издатина. Електролизата на разредената сярна киселина произвежда водороден газ и кислороден газ. Ultrasonication намалява дебелината на дифузионния слой на повърхността на електрода и подобрява масовия трансфер по време на електролизата.

Sono-електрохимия - илюстрация на влиянието на ултразвук върху партида електролиза

Миниатюра на видео

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвуковият електрохимичен синтез е високоефективен метод за производство на водород. Соно-електрохимичната обработка насърчава разцепването на H – O – H връзките чрез електролиза, електрически ток преминава през водата.

2x ултразвукови процесори на модела UIP200hdT със сонди, които действат като електроди, т.е. катод и анод. Ултразвуковата вибрация и кавитация насърчават електрохимичното производство на водород.

 
По отношение на електролизата на водата, разделянето на водата на кислород и водород се постига чрез преминаване на електрически ток през водата.
В чиста вода при отрицателно зареден катод протича редукционна реакция, при която електроните (e−) от катода се даряват на водородни катиони, така че да се образува водороден газ. При положително заредения анод протича окислителна реакция, която генерира кислороден газ, като същевременно дава електрони на анода. Това означава, че водата реагира на анода, за да образува кислород и положително заредени водородни йони (протони). По този начин се завършва следното уравнение на енергийния баланс:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 ж намаляване при катода
2H2O, буква л) → O2, буква ж) + 4H+ (aq) + 4e (окисление при анод)
Обща реакция: 2H2O л) → 2H2 ж) + O2 ж)
 
Често алкалната вода се използва за електролиза, за да се получи водород. Алкалните соли са разтворими хидроксиди на алкални метали и алкалоземни метали, от които често срещани примери са: натриев хидроксид (NaOH, известен също като сода каустик) и калиев хидроксид (KOH, известен също като каустик поташ). За елеткролиза се използват главно концентрации от 20% до 40% разяждащ разтвор.

Соно-електрохимично производство на водород при ултразвуков катод.

Соно-електрохимично производство на водород при ултразвуков катод.

 

Това видео илюстрира положителното влияние на директен електрод ултразвук върху електрическия ток в H-Cell електролизер настройка. Той използва Hielscher UP100H (100 вата, 30kHz) ултразвуков хомогенизатор с електро-химия-ъпгрейд и титанов електрод / издатина. Електролизата на разредената сярна киселина произвежда водороден газ и кислороден газ. Ultrasonication намалява дебелината на дифузионния слой на повърхността на електрода и подобрява масовия трансфер по време на електролизата.

Sono-електрохимия - илюстрация на влиянието на ултразвук върху H-клетъчна електролиза

Миниатюра на видео

 

Ултразвуков синтез на водород

Когато водородният газ се произвежда в електролитна реакция, водородът се синтезира точно при потенциала на разлагане. Повърхността на електродите е областта, където се образува водород на молекулярния етап по време на електрохимичната реакция. Водородните молекули се nucleate на повърхността на електрода, така че впоследствие мехурчетата на водородния газ да присъстват около катода. Използването на ултразвукови електроди подобрява импедансите на активността и импеданса на концентрацията и ускорява повишаването на водородните мехурчета по време на водна електролиза. Няколко проучвания показват, че производството на ултразвуков водород увеличава добивите на водород ефективно.

 
Предимства на ултразвука на водородна електролиза

  • По-високи добиви на водород
  • Подобрена енергийна ефективност

като ултразвукови резултати при:

  • увеличи масообмен
  • Ускорено намаляване на натрупания импеданс
  • Намален спад на охмичното напрежение
  • Намалена реакция свръхпотенциална
  • Намален потенциал на разлагане
  • Дегазиране на вода / воден разтвор
  • Почистване на електродни катализатори

 

Ултразвукови ефекти върху електролиза

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.
 
Ултразвуково въздействие върху електродите

  • Премахване на отлаганията от повърхността на електрод
  • Активиране на повърхността на електрод
  • Транспортиране на електролити към и далеч от електроди

 

Ултразвуково почистване и активиране на електродни повърхности

Масов трансфер е един от най-важните фактори, влияещи на скоростта на реакция, скоростта и добива. По време на електролитни реакции, реакционният продукт, например утайките, се натрупват, както директно върху електродните повърхности, и забавят електролитното преобразуване на свежия разтвор в електрод. Ултразвуковите електролитни процеси показват повишен масов трансфер в насипното решение и близо до повърхностите. Ултразвуковите вибрации и кавитация премахват слоевете на пасивиране от повърхностите на електродите и ги държат като постоянно напълно ефективни. Освен това, sonification е известно, че подобряват реакциите от сонохимични ефекти.

Понижаване на охромния пад на напрежението, свръхпотенциална реакция и потенциал за разлагане

Напрежението, необходимо за възникване на електролиза, е известно като потенциал за разлагане. Ултразвукът може да намали необходимия потенциал за разлагане в процесите на електролиза.

Ултразвукова електролизна клетка

За водна електролиза, ултразвукова енергия, електрод разликата и концентрацията на електролит са ключови фактори, които влияят на водната електролиза и нейната ефективност.
При алкална електролиза се използва електролиза клетка с воден разтвор на каустик от обикновено 20%-40% KOH или NaOH. Електрическата енергия се прилага към два електрода.
Електродни катализатори могат да се използват за ускоряване на скоростта на реакция. Например, Pt електроди са благоприятни, тъй като реакцията се случва по-лесно.
Научните изследвания статии доклад 10% -25% икономия на енергия с помощта на ултразвуково-насърчава електролиза на вода.

Ултразвукови електролизери за производство на водород в пилотни и промишлени мащаби

Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори са изградени за 24/7/365 работа при пълен товар и в тежки процеси.
Чрез доставка на стабилни ултразвукови системи, специални проектирани сонотроди (сонди), които функционират едновременно като електрод и ултразвуков предавател на вълните, и електролиза реактори, Hielscher Ultrasonics отговаря на специфичните изисквания за електролитно производство на водород. Всички цифрови промишлени ultrasonicators от серията UIP (UIP500hdT (500 вата), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW), и UIP4000hdT (4kW)) са високоефективни ултразвукови единици за електролиза.

Ултразвуковата сонда на високопроизводителния ултразвуков уред UIP2000hdT функционира като анод. Поради прилаганото ултразвуково поле се насърчава електролизата на водорода.

Ултразвукова сонда на UIP2000hdT функционира като анод. Приложените ултразвукови вълни усилват електролитния синтез на водород.

Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:

Партида том Дебит Препоръчителни Devices
0от 02 до 5L 0.05 до 1 л/ мин UIP500hdT
0От 05 до 10L 0от 1 до 2 л/ мин UIP1000hdT
0от 07 до 15L 0от 15 до 3 л/мин UIP1500hdT
00,1 до 20L 00,2 до 4 л / мин UIP2000hdT
10 до 100L 2 до 10 л / мин UIP4000hdT

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, за да поискате допълнителна информация за ултразвукови електроди и соно-електрохимични системи, подробности за приложението и цени. Ние ще се радваме да обсъдим вашия соно-електрохимичен процес с вас и да ви предложим ултразвукова система, отговаряща на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Ултразвукови хомогенизатори с висока срязване се използват в лаборатория, пейка-топ, пилотна и промишлена обработка.

Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори за смесване на приложения, дисперсия, емулгиране и екстракция на лаборатория, пилот и промишлен мащаб.



Факти заслужава да се знае

Какво е водород?

Водородът е химичният елемент със символА Н и атомен номер 1. При стандартно атомно тегло 1.008, водородът е най-лекият елемент в периодичната таблица. Водородът е най-разпространеното химично вещество във вселената, което представлява приблизително 75% от цялата барионна маса. H2 е газ, който се образува, когато два водородни атома се свързват и се превръщат в молекула на водорода. H2 се нарича молекулно водород и е диатомична, хонунуарна молекула. Състои се от два протона и два електрона. С неутрален заряд молекулния водород е стабилен и по този начин най-често срещаната форма на водород.

Когато водородът се произвежда в промишлен мащаб, парният реформиращ природен газ е най-широко използваната производствена форма. Алтернативен метод е електролизата на водата. По-голямата част от водорода се произвежда в близост до мястото на последната му употреба, например в близост до съоръжения за преработка на изкопаеми горива (напр. Хидрокрекинг) и производители на торове на базата на амоняк.

Литература / Препратки

Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Да се свържем.