Hielscher Ultralydsteknologi

Effektiv brintproduktion med ultralyd

Brint er et alternativt brændstof, der er at foretrække på grund af dets miljøvenlighed og nul kuldioxidemission. Konventionel brintproduktion er imidlertid ikke effektiv til økonomisk masseproduktion. Ultralydsfremmes elektrolyse af vand- og alkalisk vandopløsninger resulterer i højere brintudbytte, reaktionshastighed og konverteringshastighed. Ultralydassisteret elektrolyse gør brintproduktionen økonomisk og energieffektiv.
Ultralyd fremmes elektrokemiske reaktioner såsom elektrolyse og elektrokoagulation viser forbedret reaktionshastighed, hastighed og udbytter.

Effektiv brintproduktion med sonikering

Elektrolyse af vand og vandige løsninger med henblik på brintproduktion er en lovende proces til produktion af ren energi. Elektrolyse af vand er en elektrokemisk proces, hvor elektricitet anvendes til at opdele vand i to gasser, nemlig brint (H2) og ilt (O2). For at holde H-spørgsmålet – den – H bindinger ved elektrolyse, en elektrisk strøm køres gennem vandet.
For den elektrolytiske reaktion anvendes en direkte elektrisk valuta (DC) til at indlede en anden-klog ikke-spontan reaktion. Elektrolyse kan generere brint af høj renhed i en enkel, miljøvenlig, grøn proces med en nul CO2 emission som O2 er det eneste produkt.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ultralydsprocessorer UIP2000hdT med sonder, der fungerer som elektroder, dvs. Ultralydfeltet forstærker den elektrolytiske syntese af brint fra vand eller vandige opløsninger.

Med hensyn til elektrolyse af vand, opdeling af vand i ilt og brint opnås ved at passere en elektrisk strøm gennem vandet.
I rent vand ved den negativt ladede katode sker der en reduktionsreaktion, hvor elektroner (e−) fra katoden doneres til brintkationer, så brintgas dannes. På den positivt ladede anode, en oxidation reaktion finder sted, som genererer ilt gas og samtidig give elektroner til anoden. Det betyder, vand reagerer på anoden til at danne ilt og positivt ladede hydrogenioner (protoner). Derved udfyldes følgende ligningen af energibalancen:

kr.+ (aq) + 2e → H2 g) (reduktion ved katoden)
kr.2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oxidation ved anoden)
Samlet reaktion: 2H2O (l) → 2H2 g) + O2 g)

Ofte, alkalisk vand bruges til elektrolyse for at producere brint. Alkaalisalte er opløselige hydroxitider af alkaliske metaller og alkaliske jordmetaller, hvoraf almindelige eksempler er: Natriumhydroxid (NaOH, også kendt som “kaustisk soda") og kaliumhydroxid (KOH, også kendt som “kaustisk kaliumchlorid"). For eletcrolyse anvendes hovedsageligt koncentrationer på 20% til 40% kaustisk opløsning.

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

Ultralydsonden af UIP2000hdT fungerer som anode. De anvendte ultralydbølger forstærker brintens elektrolytiske syntese.

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd syntese af brint

Når brintgas produceres i en elektrolytisk reaktion, syntetiseres brinten lige ved nedbrydningspotentialet. Overfladen af elektroder er det område, hvor hydrogendannelse forekommer på molekylær fase under den elektrokemiske reaktion. Brintmolekylerne nukleerer ved elektrodeoverfladen, så der efterfølgende er brintgasbobler omkring katoden. Brug af ultralydelektroder forbedrer aktivitets impedanser og koncentration impedans og accelererer stigende af brintbobler under vandelektrolyse. Flere undersøgelser viste, at ultralyd brintproduktion øger brintudbyttet effektivt.

Fordele ved ultralyd på hydrogenelektrolyse

  • Højere brintudbytte
  • Forbedret energieffektivitet

som ultralyd resulterer i:

  • øget masseoverføring
  • Accelereret reduktion af akkumuleret impedans
  • Reduceret ohmic spændingsfald
  • Reduceret reaktion overpotential
  • Reduceret nedbrydningspotentiale
  • Afgasning af vand / vandig opløsning
  • Rengøring af elektrodekatalysere

Ultralydeffekter på elektrolyse

Ultralyd ophidset elektrolyse er også kendt som sono-elektrolyse. Forskellige ultralydsfaktorer af sonomekansk og sonokemisk natur indflydelse og fremme elektrokemiske reaktioner. Disse elektrolyse-påvirkende faktorer er resultater af ultralyd-induceret kavitation og vibrationer og omfatter akustisk streaming, mikro-turbulenser, microjets, chokbølger samt sonochemical effekter. Ultralyd / akustisk kavitation opstår, når høj intensitet ultralydbølger er koblet til væske. Fænomenet kavitation er karakteriseret ved vækst og sammenbrud af såkaldte kavitationsbobler. Boblen implosion er præget af super-intense, lokalt forekommende kræfter. Disse kræfter omfatter intens lokal opvarmning på op til 5000K, høje tryk på op til 1000 atm, og enorme opvarmning og køling satser (>100k/sec), og de provokerer en unik interaktion mellem stof og energi. For eksempel tvinger disse kavitationelle brintbindinger i vand og letter opdeling af vandklynger, hvilket efterfølgende resulterer i et reduceret energiforbrug for elektrolysen.

Ultralydpåvirkning på elektroderne

  • Fjernelse af aflejringer fra elektrodeoverfladen
  • Aktivering af elektrodeoverfladen
  • Transport af elektrolytter mod og væk fra elektroder

Rengøring og aktivering af overflader

Masseoverførsel er en af de afgørende faktorer, der påvirker reaktionshastighed, hastighed og udbytte. Under elektrolytiske reaktioner ophobes reaktionsproduktet, f.eks. Ultralydsfremmede elektrolytiske processer viser en øget masseoverførsel i bulkopløsningen og nær overfladerne. Ultralydvibrationer og kavitation fjerner passivationslag fra elektrodeoverfladerne og holder dem derved permanent fuldt effektive. Endvidere, sonificering er kendt for at forbedre reaktionsveje ved sonokemiske virkninger.

Lavere ohmisk spændingsfald, reaktionsoverpotentiale og nedbrydningspotentiale

Den spænding, der kræves for elektrolyse at forekomme, er kendt som nedbrydning potentiale. Ultralyd kan sænke det nødvendige nedbrydningspotentiale i elektrolyseprocesser.

Ultralyd elektrolysecelle

For vandelektrolyse, ultralydsenergitilførsel, elektrodehul og elektrolytkoncentration er nøglefaktorer, der påvirker vandelektrolyse og dets effektivitet.
For en alkalisk elektrolyse anvendes en elektrolysecelle med en vandig kaustisk opløsning på normalt 20-40% KOH eller NaOH. Elektrisk energi påføres to elektroder.
Elektrodekatalysatorer kan bruges til at accelerere reaktionshastigheden. For eksempel er Pt elektroder gunstige, da reaktionen sker lettere.
Videnskabelige forskningsartikler rapporterer 10%-25% energibesparelser ved hjælp af ultralyd-fremmet elektrolyse af vand.

Ultralydelektrolysere til brintproduktion på pilot- og industriskala

Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer er bygget til 24/7/365 drift under fuld belastning og i tunge processer.
Ved at levere robuste ultralydsystemer, specialdesignede sonotroder (sonder), der fungerer som elektrode og ultralydbølgesender på samme tid, og elektrolysereaktorer imødekommer Hielscher Ultrasonics de specifikke krav til elektrolytisk brintproduktion. Alle digitale industrielle ultralydsenheder i UIP-serien (UIP500hdT (500 watt) UIP1000hdT (1kW) UIP1500hdT (1,5 kW) UIP2000hdT (2kW), og UIP4000hdT (4kW)) er højtydende ultralydsenheder til elektrolyseapplikationer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
0.02 til 5L 0.05 til 1L/min UIP500hdT
00,05 til 10L 0.1 til 2L/min. UIP1000hdT
00,07 til 15L 0.15 til 3L/min UIP1500hdT
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000hdT

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular til at anmode om yderligere oplysninger om ultralydsprocessorer, programmer og pris. Vi vil være glade for at diskutere din proces med dig og tilbyde dig et ultralydssystem, der opfylder dine krav!









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


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

Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydhomogenisatorer til blanding af applikationer, dispersion, emulgering og udvinding på laboratorium, pilot og industriel skala.

Litteratur / Referencer



Fakta Værd at vide

Hvad er Hydrogen?

Hydrogen er det kemiske grundstof med symbolet H og atomnummer 1. Med en standard atomvægt på 1,008 er brint det letteste element i det periodiske system. Brint er det mest udbredte kemiske stof i universet, der udgør omkring 75% af alle baryoniske masse. H2 er en gas, der dannes, når to brintatomer binder sig sammen og bliver et brintmolekyle. H2 kaldes også molekylær brint og er et diatomisk, homonuclear molekyle. Den består af to protoner og to elektroner. Molekylær brint har en neutral ladning og er dermed den mest almindelige form for brint.

Når brint produceres i industriel målestok, er dampreformerende naturgas den mest udbredte produktionsform. En alternativ metode er elektrolyse af vand. De fleste brintprodukter produceres i nærheden af det sted, hvor den anvendes, f.eks.