Hielscher ultrazvuková technologie

Efektivní výroba vodíku s ultrazvukem

Vodík je alternativní palivo, které je vhodnější díky své šetrnosti k životnímu prostředí a nulovým emisím oxidu uhličitého. Konvenční výroba vodíku však není účinná pro ekonomickou hromadnou výrobu. Ultrazvukem podporované elektrolýzy vody a alkalické vody řešení má za následek vyšší výtěžek vodíku, reakční rychlost a rychlost konverze. Ultrazvukem asistovaná elektrolýza činí výrobu vodíku ekonomickou a energeticky účinnou.
Ultrazvukem podporované elektrochemické reakce, jako je elektrolýza a elektrokoagulace ukazují lepší rychlost reakce, rychlost a výnosy.

Efektivní výroba vodíku s ultrazvukem

Elektrolýza vody a vodných roztoků pro účely výroby vodíku je slibným procesem pro výrobu čisté energie. Elektrolýza vody je elektrochemický proces, při kterém se elektřina aplikuje na rozdělení vody na dva plyny, a to vodík (H2) a kyslíku (O2). Aby bylo možné štěpit H – Ó – H vazby elektrolýzou, proudem vody proudí elektrický proud.
Pro elektrolytickou reakci se použije přímá elektrická měna (DC) k zahájení jiné nespontánní reakce. Elektrolýza může generovat vodík vysoké čistoty v jednoduchém, ekologickém, zeleném procesu s nulovým CO2 emise jako O2 je jediným doplňkovým produktem.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ultrazvukové procesory UIP2000hdT se sondami, které působí jako elektrody, tj. Ultrazvukové pole zesiluje elektrolytickou syntézu vodíku z vody nebo vodných roztoků.

Pokud jde o elektrolýzu vody, je štěpení vody na kyslík a vodík dosaženo průchodem elektrického proudu přes vodu.
V čisté vodě na záporně nabité katodě dochází k redukční reakci, kdy jsou elektrony (e−) z katody darovány vodíkovým kationtům tak, aby se formoval vodíkový plyn. Na kladně nabité anodě dochází k oxidační reakci, která vytváří kyslíkový plyn a zároveň dává elektrony anodě. To znamená, že voda reaguje na anodu a vytváří kyslík a pozitivně nabité vodíkové ionty (protony). Tím se dokončuje následující rovnice energetické bilance:

2H+ (aq) + 2e → H2 g (redukce na katodě)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oxidace v anodě)
Celková reakce: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

Často se alkalická voda používá pro elektrolýzu za účelem výroby vodíku. Alkalické soli jsou rozpustné hydroxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin, z nichž běžné příklady jsou: hydroxid sodný (NaOH, také známý jako “žíravé sody") a hydroxidu draselného (KOH, také známý jako “žíravá potaš"). Pro eletkrolýzu se používají hlavně koncentrace 20% až 40% žíravého roztoku.

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

Ultrazvuková sonda UIP2000hdT funguje jako anoda. Aplikované ultrazvukové vlny zesilují elektrolytickou syntézu vodíku.

Žádost o informace





Ultrazvuková syntéza vodíku

Když se vodíkový plyn vyrábí v elektrolytické reakci, vodík je syntetizován přímo na potenciálu rozkladu. Povrch elektrod je oblast, kde se tvorba vodíku vyskytuje na molekulárním stupni během elektrochemické reakce. Molekuly vodíku se nukleují na povrchu elektrody, takže následně jsou kolem katody přítomny bubliny vodíkového plynu. Použití ultrazvukových elektrod zlepšuje impedanci aktivity a impedanci koncentrace a urychluje růst vodíkových bublin během elektrolýzy vody. Několik studií prokázalo, že ultrazvuková produkce vodíku zvyšuje výnosy vodíku efektivně.

Výhody ultrazvuku na vodíkové elektrolýzy

  • Vyšší výtěžnost vodíku
  • Vyšší energetická účinnost

jako ultrazvuk má za následek:

  • zvýšená přenos hmoty
  • Zrychlené snížení akumulované impedance
  • Snížení poklesu ohmického napětí
  • Snížená reakce nadměrná potenciál
  • Snížený potenciál rozkladu
  • Odplynění vody / vodného roztoku
  • Čištění elektrodových katalyzátorů

Ultrazvukové účinky na elektrolýzu

Ultrazvukem vzrušený elektrolýza je také známý jako sono-elektrolýza. Různé ultrazvukové faktory sonomechanické a sonochemické povahy ovlivňují a podporují elektrochemické reakce. Tyto faktory ovlivňující elektrolýzu jsou výsledkem ultrazvukem indukované kavitace a vibrací a zahrnují akustické proudění, mikro turbulence, mikrojety, rázové vlny a sonochemické účinky. Ultrazvukové / akustické kavitace nastane, když jsou vysoce intenzivní ultrazvukové vlny spojeny do kapaliny. Fenomén kavitace je charakterizován růstem a kolapsem takzvaných kavitačních bublin. Imploze bubliny je poznamenána superintenzivními, lokálně vyskytujícími se silami. Tyto síly zahrnují intenzivní lokální ohřev až 5000 K, vysoké tlaky až 1000 atm a enormní rychlosti vytápění a chlazení (>100k/s) a vyvolávají jedinečnou interakci mezi hmotou a energií. Například tyto kavitačně síly eimpact vodíkové vazby ve vodě a usnadnit rozdělení vodních klastrů, což následně vede ke snížení spotřeby energie pro elektrolýzu.

Ultrazvukový dopad na elektrody

  • Odstranění usazenin z povrchu elektrody
  • Aktivace povrchu elektrody
  • Transport elektrolytů směrem k elektrodám a od jejich odchyt

Čištění a aktivace povrchů

Přenos hmoty je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících rychlost reakce, rychlost a výnos. Při elektrolytických reakcích se reakční produkt, např. Ultrazvukem podporované elektrolytické procesy vykazují zvýšený přenos hmoty v hromadném roztoku a v blízkosti povrchů. Ultrazvukové vibrace a kavitace odstraňuje pasivační vrstvy z povrchů elektrod a udržují je tak trvale plně účinné. Navíc, sonifikace je známo, že zvýšení reakční cesty sonochemical účinky.

Nižší pokles ohmického napětí, nadměrná reakce a potenciál rozkladu

Napětí potřebné pro elektrolýzu se nazývá potenciál rozkladu. Ultrazvuk může snížit potřebný potenciál rozkladu v procesech elektrolýzy.

Ultrazvuková elektrolýza buňka

Pro elektrolýzu vody, ultrazvukový energetický vstup, elektrodová mezera a koncentrace elektrolytů jsou klíčovými faktory, které ovlivňují elektrolýzu vody a její účinnost.
Pro alkalickou elektrolýzu se používá elektrolýzová buňka s vodným žíravým roztokem obvykle 20%–40% KOH nebo NaOH. Elektrická energie se aplikuje na dvě elektrody.
Elektrodové katalyzátory mohou být použity k urychlení rychlosti reakce. Například, Pt elektrody jsou příznivé, protože reakce se vyskytuje snadněji.
Vědecký výzkum články zpráva 10%-25% úspory energie pomocí ultrazvukem propagované elektrolýzy vody.

Ultrazvukové elektrolyzéry pro výrobu vodíku v pilotním a průmyslovém měřítku

Hielscher Ultrazvuk’ průmyslové ultrazvukové procesory jsou postaveny pro provoz 24/7/365 při plném zatížení a v těžkých procesech.
Tím, že dodává robustní ultrazvukové systémy, speciálně navržené sonotrody (sondy), které fungují jako elektrody a ultrazvukové vlny vysílače ve stejnou dobu, a elektrolýza reaktory, Hielscher Ultrazvuk uspokojuje specifické požadavky na výrobu elektrolytického vodíku. Všechny digitální průmyslové ultrasonicators řady UIP (UIP500hdT (500 wattů), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW) a UIP4000hdT (4kW)) jsou vysoce výkonné ultrazvukové jednotky pro aplikace elektrolýzy.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
0.02 až 5l 0.05 až 1L/min UIP500hdT
0.05 až 10L 0.1 až 2L/min UIP1000hdT
0.07 až 15l 0.15 až 3L/min UIP1500hdT
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


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

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.

Literatura / Reference



Fakta Worth Knowing

Co je vodík?

Vodík je chemický prvek se symbolem H a atomovým číslem 1. Se standardní atomovou hmotností 1,008 je vodík nejlehčím prvkem periodické tabulky. Vodík je nejhojnější chemickou látkou ve vesmíru, která tvoří zhruba 75% veškeré baryonické hmoty. H2 je plyn, který se tvoří, když se dva atomy vodíku spojí a stanou se molekulou vodíku. H2 je také nazýván molekulární vodík a je diatomická, homonukleární molekula. Skládá se ze dvou protonů a dvou elektronů. Molekulární vodík má neutrální náboj a je stabilní a tím i nejběžnější forma vodíku.

Když se vodík vyrábí v průmyslovém měřítku, je reforma zemního plynu v páře nejrozšířenější výrobní formou. Alternativní metodou je elektrolýza vody. Většina vodíku se vyrábí v blízkosti místa jeho posledně uvedeného použití, například v blízkosti zařízení na zpracování fosilních paliv (např. hydrokracking) a výrobců hnojiv na bázi amoniaku.