Efikasna proizvodnja vodika sa ultrazvučnicima

Vodik je alternativno gorivo koje je poželjno zbog svoje ekološko-prijateljice i nulte emisije ugljičnog dioksida. Međutim, konvencionalna proizvodnja vodika nije efikasna za ekonomičnu masovnu proizvodnju. Ultrazvučno promovisana elektroliza vode i alkalnih vodenih rastvora rezultira višim prinosima vodika, brzinom reakcije i brzinom konverzije. Ultrazvučno asistiranom elektrolizom proizvodnja vodika čini ekonomičnom i energetskom efikasnom.
Ultrazvučno promovisane elektrohemičke reakcije kao što su elektroliza i elektrokoagulacija pokazuju poboljšanu brzinu reakcije, stopu i prinose.

Efikasna generacija vodika sa sonicationom

Elektroliza vode i vodenih rastvora u svrhu proizvodnje vodonika je obećavajući proces za proizvodnju čiste energije. Elektroliza vode je elektrohemijski proces u kojem se električna energija primjenjuje za cijepanje vode na dva plina, a to su vodik (H2) i kisik (O2). Da bi se osušio H – The – H veze elektrolizom, električna struja se vodi kroz vodu.
Za elektrolitsku reakciju, direktna električna valuta se primjenjuje za pokretanje druge nespontane reakcije. Elektroliza može generisati vodonik visoke čistoće u jednostavnom, ekološki prihvatljivom, zelenom procesu sa nultom emisijom CO2, jer je O2 jedini nusproizvod.

Ovaj video ilustruje pozitivan uticaj ultrazvučne struje direktne elektrode na električnu struju. Koristi Hielscher UP100H (100 vati, 30kHz) ultrazvučni homogenizator sa elektro-hemijskom nadogradnjom i titanijumskom elektrodom/sonotrodom. Elektroliza razrijeđene sumporne kiseline proizvodi plin vodik i plin kisika. Ultrazvučnost smanjuje debljinu difuzionog sloja na površini elektrode i poboljšava prenos mase tokom elektrolize.

Sono-elektrohemija - ilustracija uticaja ultrazvuka na serijske elektrolize

Video sličica

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučna elektrohemijska sinteza je visoko efikasna metoda za proizvodnju vodonika. Sono-elektrohemijski tretman promovira cijepanje he H – O – H veza elektrolizom, električna struja teče kroz vodu.

2x ultrazvučni procesori modela UIP200hdT sa sondama, koje djeluju kao elektrode, odnosno katode i anoda. Ultrazvučne vibracije i kavitacija podstiču elektrohemijsku proizvodnju vodonika.

 
Što se tiče elektrolize vode, cijepanje vode u kisik i vodik postiže se prolaskanjem električne struje kroz vodu.
U čistoj vodi na negativno naelektrisanoj katodi, odvija se redukcijska reakcija u kojoj se elektroni (e−) iz katode doniraju kationima vodonika tako da se formira gas vodonik. Na pozitivno naelektrisanoj anodi odvija se oksidaciona reakcija, koja generiše gas kiseonika, dajući elektrone anodi. To znači da voda reaguje na anodi dajući kiseonik i pozitivno naelektrisane jone vodonika (protone). Time je završena sledeća jednačina energetske ravnoteže:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (redukcija na katodu)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oksidacija na anodi)
Sveukupna reakcija: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
 
Često se alkalna voda koristi za elektrolizu za proizvodnju vodika. Alkalne soli su rastvorljivi hidroksidi alkalnih metala i zemnoalkalnih metala, od kojih su uobičajeni primeri: natrijum hidroksid (NaOH, poznat i kao kaustična soda) i kalijum hidroksid (KOH, poznat i kao kaustična potaša). Za eletkrolizu koriste se uglavnom koncentracije od 20% do 40% kaustične otopine.

Sono-elektrohemijska proizvodnja vodonika na ultrazvučnoj katodi.

Sono-elektrohemijska proizvodnja vodonika na ultrazvučnoj katodi.

 

Ovaj video ilustruje pozitivan uticaj ultrazvučne struje direktne elektrode na električnu struju u H-ćelijskom elektrolizatoru. Koristi Hielscher UP100H (100 vati, 30kHz) ultrazvučni homogenizator sa elektro-hemijskom nadogradnjom i titanijumskom elektrodom/sonotrodom. Elektroliza razrijeđene sumporne kiseline proizvodi plin vodik i plin kisika. Ultrazvučnost smanjuje debljinu difuzionog sloja na površini elektrode i poboljšava prenos mase tokom elektrolize.

Sono-elektrohemija - ilustracija uticaja ultrasonicacije na elektrolizu H-ćelija

Video sličica

 

Ultrazvučna sinteza vodika

Kada se vodik gas proizvede u elektrolitički reakciji, vodik se sintetizira upravo pri potencijalu raspadanja. Površina elektroda je područje, gdje se formiranje vodika javlja na molekularnoj fazi tokom elektrohemske reakcije. Molekule vodika nukleatiraju na površini elektroda, tako da su naknadno mjehurići gasa vodika prisutni oko katode. Korištenjem ultrazvučnih elektroda poboljšava se impedancija aktivnosti i impedancija koncentracije i ubrzava porast mjehurića vodika tokom elektrolize vode. Nekoliko studija pokazalo je da ultrazvučna proizvodnja vodika efikasno povećava prinose vodika.

 
Prednosti ultrazvučnika na elektrolizi vodika

  • Veći prinosi vodika
  • Poboljšana energetska efikasnost

kao ultrazvuk rezultira :

  • povećao prijenos mase
  • Ubrzano smanjenje akumulirane impedancije
  • Smanjen pad ohmičkih napona
  • Smanjena reakcija overpotencijala
  • Smanjen potencijal raspadanja
  • Odmasivanje vode / vodenog rastvora
  • Čišćenje katalizista elektroda

 

Ultrazvučni efekti na elektrolizu

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.
 
Ultrazvučni utjecaj na elektrode

  • Uklanjanje naslaga sa površine elektroda
  • Aktivacija površine elektroda
  • Transport elektrolita prema i dalje od elektroda

 

Ultrazvučno čišćenje i aktivacija elektrodnih površina

Prijenos mase je jedan od presudnih faktora koji utiču na brzinu reakcije, brzinu i prinos. Tokom elektrolitičke reakcije, produkt reakcije, npr. pada, akumulira se okolo kao i direktno na elektrodnim površinama i umanjuje elektrolitičku konverziju svježeg rastvora u elektrodu. Ultrazvučno promovisani elektrolitički procesi pokazuju povećan prijenos mase u rasutom rastvoru i blizu površina. Ultrazvučne vibracije i kavitacija uklanjaju sloje pasivnosti sa površina elektroda i drže ih tako trajno u potpunosti efikasnim. Nadalje, poznato je da sonifikacija poboljšava puteve reakcije sonohemijskim efektima.

Donji ohmički pad napona, reakcija overpotentijalna, i potencijal raspadanja

Napon potreban za pojavu elektrolize poznat je kao potencijal raspadanja. Ultrazvuk može sniziti potreban potencijal raspadanja u procesima elektrolize.

Ultrazvučna ćelija elektrolize

Za elektrolizu vode, ulaz ultrazvučne energije, praznina elektroda i koncentracija elektrolita su ključni faktori koji utiče na elektrolizu vode i njenu efikasnost.
Za alkalnu elektrolizu, koristi se elektrolizna ćelija sa vodnim kaustičnim rastvorom od obično 20%–40% KOH ili NaOH. Električna energija se primjenjuje na dvije elektrode.
Elektrodni katalizatori se mogu koristiti za ubrzavanje brzine reakcije. Na primjer, Pt elektrode su povoije, jer se reakcija odvija lakše.
Naučno-istraživački članci izvještavaju o uštedi energije od 10%-25% koristeći ultrazvučno promovisanu elektrolizu vode.

Ultrazvučni elektrolizeri za proizvodnju vodika na pilotskoj i industrijskoj skali

Hielscher Ultrazvuk’ industrijski ultrazvučni procesori su izgrađeni za operaciju 24/7/365 pod punim teretom i u teškim procesima.
Snabdijevajući robusne ultrazvučne sisteme, specijalne dizajnirane sonotrode (sonde), koje funkcioniraju kao elektroda i ultrazvučni valni odašiljač u isto vrijeme, i elektrolizi reaktori, Hielscher Ultrasonics caters specifične zahtjeve za proizvodnju elektrolitički vodik. Svi digitalni industrijski ultrasonicatori UIP serije (UIP500hdT (500 vata), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW), i UIP4000hdT (4kW)) su ultrazvučne jedinice visokih performansi za elektrolizu aplikacija.

Ultrazvučna sonda ultrazvuka visokog performansi UIP2000hdT funkcionira kao anoda. Zbog primijenjenog ultrazvučnog polja, promovira se elektroliza vodika.

Ultrazvučna sonda UIP2000hdT funkcioniše kao anoda. Primijenjeni ultrazvučni talasi intenziviraju elektrolitičke sinteze vodika.

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
0.02 do 5L 0.05 do 1L/min UIP500hdT
0.05 do 10L 0.1 do 2L/min UIP1000hdT
0.07 do 15L 0.15 do 3L/min UIP1500hdT
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo Vas da koristite obrazac ispod da zatražite dodatne informacije o ultrazvučnim elektrodama i sono-elektrohemijskim sistemima, detaljima aplikacije i cenama. Biće nam zadovoljstvo da sa Vama razgovaramo o Vašem sono-elektrohemijskom procesu i da Vam ponudimo ultrazvučni sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Ultrazvučni homogenizatori visoke smice se koriste u laboratoriji, klupi-vrhu, pilotu i industrijskoj obradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.



Činjenice vredi znati

Šta je Hidrogen?

Vodik je hemijski element sa simbolom H i atomskim brojem 1. Sa standardnom atomskom težinom od 1.008, vodik je najlađi element u periodnom tabeli. Vodik je najobilnija hemijska supstanca u svemiru, koja čini otprilike 75% svih barionskih masa. H2 je gas koji se formira kada se dva atoma vodika zbliže i postanu molekula vodika. H2 se naziva i molekularni vodik i je dijatomska, homonuklearna molekula. Sastoji se od dva protona i dva elektrona. Imajući neutralno punjenje, molekularni vodik je stabilno i time i najčešće forme vodika.

Kada se vodonik proizvodi u industrijskim razmerama, parna reforma prirodnog gasa je najčešće korišćen oblik proizvodnje. Alternativna metoda je elektroliza vode. Većina vodonika se proizvodi u blizini mesta njegove kasnije upotrebe, npr. u blizini postrojenja za preradu fosilnih goriva (npr. hidrokrekovanje) i proizvođača đubriva na bazi amonijaka.

Književnost/reference

Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.