Hielscher ултразвукова технология

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 водата и водните 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 в 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 (DC), за да се инициира друга не-спонтанна реакция. Електролизата може да генерира водород с висока чистота в прост, екологосъобразен, зелен процес с нулев CO2 емисии като О2 е единственият вътрешен продукт.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ултразвукови процесори UIP2000hdT със сонди, които действат като електроди, т.е. катод и анод. Ултразвуковото поле усилва електролитния синтез на водород от вода или водни разтвори.

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 се извършва реакция на намаляване, при която електроните (e-) от катода се даряват на водородни катиони, така че да се образува водороден газ. В положително заредения анод се извършва окислителна реакция, която генерира кислороден газ, като дава електрони на анодата. Това означава, че водата реагира на анода, за да образува кислород и положително заредени водородни йони (протони). По този начин се попълва 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 за електролиза се използва алкална вода, за да се получи водород. Солите на алкалите са разтворими хидроокиси на алкални метали и алкални метали, като често срещаните примери са: Натриев хидроксид (NaOH, известен също като “сода каустик") и калиев хидроксид (KOH, известен също като “поташ). За елеткролиза се използват предимно концентрации от 20% до 40% разяждания разтвор.

The ultrasonic probe of the high-performance ultrasonicator UIP2000hdT functions as anode. Due to the ultrasonic field applied, the electrolysis of hydrogen is promoted.

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

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


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

Ултразвуково развълнуван електролиза е известен също като соно-електролиза. Различни ултразвукови фактори на sonomechanical и sonochemical природа влияние и насърчаване на електрохимични реакции. Тези фактори, влияещи върху електролизата, са резултат от ултразвуково индуцирана кавитация и вибрации и включват акустично поточно предаване, микро-турбуленции, микроструйни, ударни вълни, както и сонохимични ефекти. Ултразвукова / акустична кавитация възниква, когато ултразвуковите вълни с висока интензивност са съчетани в течност. Феноменът на кавитация се характеризира с растежа и колапса на така наречените кавитационни мехурчета. Имплозията на балона е белязана от супер интензивни, локално възникващи сили. Тези сили включват интензивно локално отопление до 5000K, високо налягане до 1000 банкомата и огромни темпове на отопление и охлаждане (>100k/sec) и предизвикват уникално взаимодействие между материята и енергията. Например, тези кавитационни сили eimpact водородни връзки във вода и улесняване разделянето на водни клъстери, което впоследствие води до намаляване на консумацията на енергия за електролиза.

Ултразвуково въздействие върху електродите

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

Почистване и активиране на 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.
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 процесори, приложения и цена. Ще се радваме да обсъдим процеса с вас и да ви предложим ултразвукова система, която отговаря на вашите изисквания!









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

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

Литература / Препратки



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 заедно и се превръщат в молекула на водорода. H2 молекулярен водород и е диатомична, хомонуклеарна 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, газът, който реформират природния газ, е най-широко използвана форма на производство. Алтернативен метод е електролизата на водата. Повечето водород се произвеждат в близост до мястото на последното му използване, например, близо до съоръжения за преработка на изкопаеми горива (например хидрокрусване) и производители на торове на основата на амоняк.