Tõhus vesiniku tootmine ultraheliga

Vesinik on alternatiivne kütus, mis on eelistatav oma keskkonnasõbralikkuse ja süsinikdioksiidi heite vaba heite tõttu. Tavapärane vesinikutootmine ei ole aga ökonoomse massitootmise jaoks tõhus. Vee ja leeliseliste veelahuste ultraheliga edendatud elektrolüüs annab tulemuseks suurema vesiniku saagise, reaktsioonikiiruse ja teisenduskiiruse. Ultraheli abil elektrilüüs muudab vesiniku tootmise ökonoomseks ja energiatõhusaks.
Ultraheli edutatud elektrokeemilised reaktsioonid, nagu elektrolüüs ja elektrokoagulatsioon, näitavad paremat reaktsioonikiirust, kiirust ja saagist.

Tõhus vesiniku tootmine ultrahelitöötlus

Vee ja vesilahuste elektrolüüs vesiniku tootmiseks on paljulubav protsess puhta energia tootmiseks. Vee elektrolüüs on elektrokeemiline protsess, kus elektrit kasutatakse vee jagamiseks kaheks gaasiks, nimelt vesinikuks (H2) ja hapnikuks (O2). H-i lõhustamiseks – O – H-sidemed elektrolüüsi teel, elektrivool juhitakse läbi vee.
Elektrolüütilise reaktsiooni jaoks rakendatakse otsest elektrilist valuutat, et algatada teine tark mitte-spontaanne reaktsioon. Elektrolüüs võib tekitada kõrge puhtusastmega vesinikku lihtsas, keskkonnasõbralikus ja rohelises protsessis, mille CO2-heide on null, kuna O2 on ainus kõrvalsaadus.

See video illustreerib otsese elektroodi ultraheli positiivset mõju elektrivoolule. Ta kasutab Hielscher UP100H (100 vatti, 30 kHz) ultraheli homogenisaatorit koos elektro-keemia uuendamisega ja titaanelektroodiga / sonotrode. Lahjendatud väävelhappe elektrolüüs tekitab vesinikgaasi ja hapnikugaasi. Ultraheli vähendab difusioonikihi paksust elektroodi pinnal ja parandab massiülekannet elektrolüüsi ajal.

Sono-elektrokeemia - ultraheli mõju illustreerimine partii elektrolüüsile

Video pisipilt

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli elektrokeemiline süntees on väga tõhus meetod vesiniku tootmiseks. Sono-elektrokeemiline töötlus soodustab he H-O-H sidemete lõhustumist elektrolüüsi teel, elektrivool juhitakse läbi vee.

Mudeli UIP200hdT 2x ultraheli protsessorid sondidega, mis toimivad elektroodidena, st katoodi ja anoodina. Ultraheli vibratsioon ja kavitatsioon soodustavad elektrokeemilist vesiniku tootmist.

 
Mis puutub vee elektrolüüsi, siis vee jagamine hapnikuks ja vesinikuks saavutatakse elektrivoolu läbiv läbiv vool läbi vee.
Puhtas vees negatiivselt laetud katoodil toimub redutseerimisreaktsioon, kus katoodi elektronid (e−) annetatakse vesiniku katioonidele nii, et moodustub vesinikgaas. Positiivselt laetud anoodil toimub oksüdatsioonireaktsioon, mis tekitab hapnikugaasi, andes samal ajal anoodile elektrone. See tähendab, et vesi reageerib anoodil, moodustades hapnikku ja positiivselt laetud vesinikioone (prootoneid). Sellega täidetakse järgmine energiabilansi võrrand:
 
2H – h+ (aq) + 2e → H2 g vähendamine katoodis
2H – h2O(l) → O2 g + 4H+ (aq) + 4e (oksüdatsioon anoodis)
Üldine reaktsioon: 2H2O l → 2H2 g + O2 g) kui see on lõike 1 punktis g osutatud
 
Sageli kasutatakse elektrolüüsiks leeliselist vett vesiniku tootmiseks. Leelissoolad on leelismetallide ja leelismuldmetallide lahustuvad hüdroksiidid, millest tavalised näited on: naatriumhüdroksiid (NaOH, tuntud ka kui naatriumhüdroksiid) ja kaaliumhüdroksiid (KOH, tuntud ka kui söövitav kaaliumkloriid). Eletkrolüüsiks kasutatakse peamiselt 20% kuni 40% söövitava lahuse kontsentratsioone.

Vesiniku sono-elektrokeemiline tootmine ultraheli katoodil.

Vesiniku sono-elektrokeemiline tootmine ultraheli katoodil.

 

See video illustreerib otsese elektroodi ultraheli positiivset mõju elektrivoolule H-Cell elektrolüüseri seadistuses. Ta kasutab Hielscher UP100H (100 vatti, 30 kHz) ultraheli homogenisaatorit koos elektro-keemia uuendamisega ja titaanelektroodiga / sonotrode. Lahjendatud väävelhappe elektrolüüs tekitab vesinikgaasi ja hapnikugaasi. Ultraheli vähendab difusioonikihi paksust elektroodi pinnal ja parandab massiülekannet elektrolüüsi ajal.

Sono-elektro-keemia - ultraheli mõju H-raku elektrolüüsile avalduva ultraheli mõju illustratsioon

Video pisipilt

 

Vesiniku ultraheli süntees

Kui vesinikgaasi toodetakse elektrolüütilise reaktsiooniga, sünteesitakse vesinik lagunemispotentsiaali juures. Elektroodide pind on ala, kus elektrokeemilise reaktsiooni ajal molekulaarsel etapil toimub vesiniku moodustumine. Vesinikmolekulid tuumad elektroodi pinnal, nii et hiljem vesinikugaasi mullid esinevad katoodi ümber. Ultraheli elektroodide kasutamine parandab aktiivsustakistusi ja kontsentratsioonitakistusi ning kiirendab vesinikumullide tõusu vee elektrolüüsi ajal. Mitmed uuringud näitasid, et ultraheli vesiniku tootmine suurendab vesiniku saagikust tõhusalt.

 
Ultraheli eelised vesiniku elektrolüüsil

  • Kõrgem vesiniku saagis
  • Parem energiatõhusus

ultraheli tulemuseks on:

  • suurenenud massiülekanne
  • Akumuleeritud impedantsi kiirendatud vähendamine
  • Vähendatud ohmiline pinge langus
  • Vähenenud reaktsioon ülepotentsiaali
  • Vähenenud lagunemispotentsiaal
  • Vee / vesilahuse degaseerimine
  • Elektroodikatalüsaatorite puhastamine

 

Ultraheli mõju elektrolüüsile

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.
 
Ultraheli mõju elektroodid

  • Setete eemaldamine elektroodipinnalt
  • Elektroodipinna aktiveerimine
  • Elektrolüütide transport elektroodide suunas ja eemal

 

elektroodipindade ultraheli puhastamine ja aktiveerimine

Massiülekanne on üks olulisi tegureid, mis mõjutavad reaktsioonikiirust, kiirust ja saagikust. Elektrolüütiliste reaktsioonide ajal koguneb reaktsioonisaadus, nt sade, nii elektroodipindadele kui ka otse elektroodipinnale ning aeglustab värske lahuse elektrolüütilist muundumist elektroodiks. Ultraheli reklaamitud elektrolüütilised protsessid näitavad suurenenud massiülekannet lahtises lahuses ja pindade lähedal. Ultraheli vibratsioon ja kavitatsioon eemaldab elektroodipindadelt passivatsioonikihid ja hoiab neid püsivalt täielikult efektiivsena. Lisaks on teada, et soniferooss suurendab sonokeemiliste mõjude abil reaktsiooniradasid.

Madalam ohmic pinge langus, reaktsioon ülepotentsiaali, ja lagunemise potentsiaali

Elektrolüüsi tekkimiseks vajalik pinge on tuntud lagunemispotentsiaalina. Ultraheli võib vähendada vajalikku lagunemispotentsiaali elektrolüüsiprotsessides.

Ultraheli elektrolüüsi rakk

Vee elektrolüüsi, ultraheli energia sisend, elektroodide ja elektrolüütide kontsentratsioon on peamised tegurid, mis mõjutavad vee elektrolüüsi ja selle tõhusust.
Leeliselise elektrolüüsi korral kasutatakse elektrolüüsikambrit, mille veasugust etalootilist lahust on tavaliselt 20–40% KOH või NaOH. Elektrienergiat rakendatakse kahele elektroodile.
Reaktsioonikiiruse kiirendamiseks saab kasutada elektroodikatalüsaatoreid. Näiteks Pt elektroodid on soodsad, sest reaktsioon tekib kergemini.
Teadusuuringute artiklid aruande 10%-25% energiasäästu kasutades ultraheliga edendada elektrolüüsi vett.

Ultraheli elektrolüütvesiniku tootmiseks katse- ja tööstusskaalal

Hielscher ULTRASONICS’ tööstuslikud ultraheli protsessorid on ehitatud 24 / 7 / 365 operatsiooni täiskoormuse ja raskeveokite protsessides.
Varustades jõulisi ultraheli süsteeme, spetsiaalseid sonotroodid (sondid), mis toimivad samaaegselt elektroodi ja ultraheli lainesaatjana, ning elektrolüüsi reaktorid, kõrgscher Ultrasonics, vastab elektrolüütilise vesiniku tootmise erinõuetele. Kõik UIP seeria digitaalsed tööstuslikud ultrasonicators (UIP500hdT (500 vatti), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW) ja UIP4000hdT (4kW)) on suure jõudlusega ultraheli ühikud elektrolüüsi rakendustejaoks.

Suure jõudlusega ultraheli sond UIP2000hdT toimib anoodina. Rakendatud ultrahelivälja tõttu edendatakse vesiniku elektrolüüsi.

UIP2000hdT ultraheli sond toimib anoodina. Rakendatud ultraheli lained intensiivistavad vesiniku elektrolüütilist sünteesi.

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
00,02 kuni 5L 00,05 kuni 1L/min UIP500hdT
00,05 kuni 10L 0.1 kuni 2L/min UIP1000hdT
00,07 kuni 15L 0.15 kuni 3L/min UIP1500hdT
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et taotleda lisateavet ultraheli elektroodide ja sono-elektrokeemiliste süsteemide, rakenduse üksikasjade ja hinnakujunduse kohta. Meil on hea meel arutada teiega oma sono-elektrokeemilist protsessi ja pakkuda teile ultraheli süsteemi, mis vastab teie nõuetele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Ultraheli kõrge nihega homogenisaatoreid kasutatakse laboris, pink-top, piloot ja tööstuslik töötlemine.

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Faktid Tasub teada

Mis on vesinik?

Vesinik on keemiline element sümboliga H ja aatomnumbriga 1. Standardse aatommassiga 1,008 on vesinik perioodilise tabeli kõige kergem element. Vesinik on kõige rikkalikum keemiline aine universumis, moodustades umbes 75% kogu barüünilisest massist. H2 on gaas, mis moodustab, kui kaks vesinikuaatomit ühtivad ja muutuvad vesinikumolekuliks. H2 nimetatakse ka molekulaarseks vesinikuks ja see on diatomaarne homotuumamolekul. See koosneb kahest prootonist ja kahest elektronist. Neutraalse laenguga molekulaarne vesinik on stabiilne ja seega kõige levinum vesinikuvorm.

Kui vesinikku toodetakse tööstuslikus mastaabis, on auru reformimine maagaas kõige laialdasemalt kasutatav tootmisvorm. Alternatiivne meetod on vee elektrolüüs. Suurem osa vesinikust toodetakse viimati nimetatud kasutuskoha lähedal, nt fossiilkütuste töötlemisrajatiste (nt hüdrokrakkimine) ja ammoniaagipõhiste väetiste tootjate läheduses.

Kirjandus/viited

Meil on hea meel arutada teie protsessi.

Võtame ühendust.