تولید هیدروژن کارآمد با مافوق صوت

هیدروژن یک سوخت جایگزین است که به دلیل زیست محیطی-دوستی و انتشار دی اکسید کربن صفر ترجیح داده می شود. با این حال، تولید هیدروژن معمولی برای تولید انبوه اقتصادی کارآمد نیست. الکترولیز مافوق صوت ترویج آب و محلول های قلیایی آب منجر به عملکرد هیدروژن بالاتر, نرخ واکنش و سرعت تبدیل. الکترولیز به کمک مافوق صوت باعث می شود تولید هیدروژن اقتصادی و انرژی کارآمد.
واکنش های الکتروشیمیایی ترویج مافوق صوت مانند الکترولیز و الکتروکواگولاسیون نشان می دهد بهبود سرعت واکنش, نرخ و بازده.

تولید هیدروژن کارآمد با فراصوت

الکترولیز اب و محلول های ابی به منظور تولید هیدروژن یک فرایند امیدوار کننده برای تولید انرژی پاک است. الکترولیز اب یک فرایند الکتروشیمیایی است که در ان برق برای تقسیم اب به دو گاز یعنی هیدروژن (H2) و اکسیژن (O2) اعمال می شود. برای رسیدن به H – اميد – پیوندهای H توسط الکترولیز، یک جریان الکتریکی از طریق آب اجرا می شود.
برای واکنش الکترولیتی، یک ارز الکتریکی مستقیم برای شروع یک واکنش غیر خود به خودی دیگر اعمال می شود. الکترولیز می تواند هیدروژن با خلوص بالا را در یک فرایند ساده، سازگار با محیط زیست و سبز با انتشار CO2 صفر تولید کند زیرا O2 تنها محصول است.

این ویدئو نشان دهنده تاثیر مثبت امواج فراصوت مستقیم الکترود بر جریان الکتریکی است. آن را با استفاده از Hielscher UP100H (100 وات، 30kHz) هموژنیزر مافوق صوت با الکترو شیمی ارتقاء و الکترود تیتانیوم / sonotrode. الکترولیز اسید سولفوریک رقیق، گاز هیدروژن و گاز اکسیژن تولید می کند. فراصوت ضخامت لایه انتشار در سطح الکترود را کاهش می دهد و انتقال جرم در طول الکترولیز را بهبود می بخشد.

سونو-الکترو-شیمی - تصویرسازی تأثیر فراصوت بر الکترولیز دسته ای

تصویر بندانگشتی ویدئو

درخواست اطلاعات




توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


سنتز الکتروشیمیایی التراسونیک یک روش بسیار کارامد برای تولید هیدروژن است. درمان سونو الکتروشیمیایی باعث ایجاد شکاف پیوندهای H - O - H توسط الکترولیز می شود، یک جریان الکتریکی از طریق اب اجرا می شود.

پردازنده مافوق صوت 2X از مدل UIP200hdT با پروب، که به عنوان الکترود عمل می کنند، یعنی کاتد و اند. ارتعاش اولتراسوند و کاویتاسیون ترویج تولید هیدروژن الکتروشیمیایی.

 
در مورد الکترولیز آب، تقسیم آب به اکسیژن و هیدروژن با عبور یک جریان الکتریکی از طریق آب حاصل می شود.
در اب خالص در کاتد با بار منفی، یک واکنش کاهشی اتفاق می افتد که الکترون ها (e−) از کاتد به کاتد هیدروژن اهدا می شوند تا گاز هیدروژن تشکیل شود. در اند با بار مثبت، یک واکنش اکسیداسیون رخ می دهد که گاز اکسیژن تولید می کند در حالی که الکترون ها را به اند می دهد. این بدان معنی است که اب در اند واکنش نشان می دهد تا اکسیژن و یون های هیدروژن با بار مثبت (پروتون) را تشکیل دهد. به این ترتیب معادله تعادل انرژی زیر تکمیل می شود:
 
2H+ (aq) + 2e → اچH2S (g) (کاهش در کاتد)
2HH2SO (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (اکسیداسیون در آند)
واکنش کلی: 2HH2SO (l) → 2HH2S (g) + OH2S (گ)
 
اغلب اب قلیایی برای الکترولیز به منظور تولید هیدروژن استفاده می شود. نمک های قلیایی هیدروکسیدهای محلول فلزات قلیایی و فلزات قلیایی هستند که نمونه های رایج انها عبارتند از: هیدروکسید سدیم (NaOH، همچنین به عنوان سودا سوزاننده شناخته می شود) و هیدروکسید پتاسیم (KOH، همچنین به عنوان پتاس سوزاننده شناخته می شود). برای eletcrolysis، عمدتا غلظت 20٪ تا 40٪ محلول سوزاننده استفاده می شود.

تولید سونو الکتروشیمیایی هیدروژن در کاتد مافوق صوت.

تولید سونو الکتروشیمیایی هیدروژن در کاتد مافوق صوت.

 

این ویدیو نشان دهنده تاثیر مثبت امواج فراصوت الکترود مستقیم بر جریان الکتریکی در راه اندازی الکترولیتزر سلول H. آن را با استفاده از Hielscher UP100H (100 وات، 30kHz) هموژنیزر مافوق صوت با الکترو شیمی ارتقاء و الکترود تیتانیوم / sonotrode. الکترولیز اسید سولفوریک رقیق، گاز هیدروژن و گاز اکسیژن تولید می کند. فراصوت ضخامت لایه انتشار در سطح الکترود را کاهش می دهد و انتقال جرم در طول الکترولیز را بهبود می بخشد.

سونو-الکترو-شیمی - تصویرسازی تأثیر امواج فراصوت بر الکترولیز سلول H

تصویر بندانگشتی ویدئو

 

سنتز مافوق صوت هیدروژن

هنگامی که گاز هیدروژن در یک واکنش الکترولیتی تولید می شود، هیدروژن درست در پتانسیل تجزیه سنتز می شود. سطح الکترودها منطقه ای است که در آن تشکیل هیدروژن بر روی مرحله مولکولی در طول واکنش الکتروشیمیایی رخ می دهد. مولکول های هیدروژن در سطح الکترود هسته می شوند، به طوری که متعاقباً حباب های گاز هیدروژن در اطراف کاتد وجود دارند. با استفاده از الکترودهای مافوق صوت مانع فعالیت و مانع تمرکز را بهبود می بخشد و افزایش حباب های هیدروژن در طول الکترولیز آب را تسریع می کند. مطالعات متعددی نشان داد که تولید هیدروژن مافوق صوت بازده هیدروژن را به طور کارآمد افزایش می دهد.

 
مزایای سونوگرافی در الکترولیز هیدروژن

  • بازده هیدروژن بالاتر
  • بهبود بهره وری انرژی

به عنوان نتایج سونوگرافی در:

  • افزایش انتقال جرم
  • کاهش شتاب impedance انباشته
  • کاهش افت ولتاژ همیک
  • کاهش واکنش بیش از حد توان
  • کاهش پتانسیل تجزیه
  • آب زدایی / محلول آبی
  • تمیز کردن کاتالیزورهای الکترود

 

اثرات مافوق صوت بر الکترولیز

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.
 
تاثیر مافوق صوت بر الکترودها

  • حذف سپرده ها از سطح الکترود
  • فعال سازی سطح الکترود
  • انتقال الکترولیت ها به سمت و دور از الکترودها

 

التراسونیک تمیز کردن و فعال سازی سطوح الکترود

انتقال جرم یکی از عوامل بسیار مهم موثر بر سرعت واکنش، سرعت، و عملکرد است. در طول واکنش های الکترولیتی، محصول واکنش، به عنوان مانند بارش، تجمع در اطراف و همچنین به طور مستقیم بر روی سطوح الکترود و کاهش تبدیل الکترولیتی محلول تازه به الکترود. فرایندهای الکترولیتی ترویج مافوق صوت نشان می دهد افزایش انتقال جرم در محلول فله و در نزدیکی سطوح. لرزش مافوق صوت و حفره حذف لایه های فعال سازی از سطوح الکترود و نگه داشتن آنها را در نتیجه به طور دائم به طور دائم به طور کامل کارآمد. علاوه بر این، sonification شناخته شده است به منظور افزایش مسیرهای واکنش توسط اثرات سونوشیمیایی.

افت ولتاژ همیک پایین تر، واکنش بیش از حد پتانسیل، و تجزیه

ولتاژ مورد نیاز برای الکترولیز برای رخ دادن به عنوان پتانسیل تجزیه شناخته می شود. سونوگرافی می تواند پتانسیل تجزیه لازم در فرایندهای الکترولیز را کاهش دهد.

سلول الکترولیز مافوق صوت

برای الکترولیز آب، ورودی انرژی مافوق صوت، شکاف الکترود، و غلظت الکترولیت از عوامل کلیدی هستند که الکترولیز آب و کارایی آن را تحت تاثیر قرار می دهند.
برای یک الکترولیز قلیایی از یک سلول الکترولیز با محلول آبی باعث معمولاً ۲۰٪–۴۰٪ KOH یا NaOH استفاده می شود. انرژی الکتریکی به دو الکترود اعمال می شود.
از کاتالیزورهای الکترود می توان برای سرعت بخشیدن به سرعت واکنش استفاده کرد. به عنوان مثال، الکترودهای Pt مساعد هستند چرا که واکنش راحت تر رخ می دهد.
مقالات تحقیقات علمی گزارش 10%-25% صرفه جویی در انرژی با استفاده از الکترولیز مافوق صوت ترویج آب.

الکترولیتزرهای مافوق صوت برای تولید هیدروژن در مقیاس آزمایشی و صنعتی

شرکت Hielscher Ultrasonics ’ پردازنده های مافوق صوت صنعتی برای 24/7/365 عملیات تحت بار کامل و در فرایندهای وظیفه سنگین ساخته شده است.
با تامین سیستم های مافوق صوت قوی، sonotrodes طراحی شده ویژه (کاوشگر)، که عملکرد به عنوان الکترود و فرستنده موج سونوگرافی در همان زمان، و راکتورهای الکترولیز، Hielscher مافوق صوت پذیرایی از الزامات خاص برای تولید هیدروژن الکترولیتیک. تمام مافوق صوت های صنعتی دیجیتال از سری UIP (UIP500hdT (500 وات)، UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5kW), UIP2000hdT (2kW), and UIP4000hdT (4kW)) واحدهای مافوق صوت با عملکرد بالا برای برنامه های کاربردی الکترولیز هستند.

کاوشگر مافوق صوت از عملکرد بالا سونوگرافی UIP2000hdT توابع به عنوان آند. با توجه به میدان مافوق صوت اعمال می شود، الکترولیز هیدروژن ترویج می شود.

پروب التراسونیک UIP2000hdT توابع به عنوان آند. امواج مافوق صوت اعمال شده سنتز الکترولیتی هیدروژن را تشدید می کنند.

جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:

دسته ای دوره نرخ جریان دستگاه های توصیه شده
0.02 تا 5L 0.05 تا 1L/min UIP500hdT
0.05 تا 10L 0.1 تا 2L/min UIP1000hdT
0.07 تا 15L 0.15 تا 3L/min UIP1500hdT
00.1 به 20L 00.2 به 4L / دقیقه UIP2000hdT
10 تا 100L 2 تا 10L / دقیقه UIP4000hdT

تماس با ما! / از ما بپرسید!

برای اطلاعات بیشتر بپرسید

لطفا از فرم زیر برای درخواست اطلاعات بیشتر در مورد الکترودهای اولتراسونیک و سیستم های سونو الکتروشیمیایی، جزئیات برنامه و قیمت گذاری استفاده کنید. ما خوشحال خواهد شد به بحث در مورد فرایند سونو الکتروشیمیایی خود را با شما و به شما ارائه یک سیستم مافوق صوت انجام الزامات خود را!









لطفا توجه داشته باشید ما سیاست حفظ حریم خصوصی.


هموژنیزرهای بلندبرش مافوق صوت در آزمایشگاه، نیمکت بالا، خلبان و پردازش صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.



آمار ارزشمند دانستن

هیدروژن چیه؟

هیدروژن عنصر شیمیایی با نماد H و عدد اتمی ۱ است. هیدروژن با وزن اتمی استاندارد ۱٫۰۰۸ سبک ترین عنصر جدول دوره ای است. هیدروژن فراوان ترین ماده شیمیایی جهان است که تقریباً ۷۵٪ از کل جرم باریونیک را تشکیل می دهد. H2 گازی است که زمانی شکل می گیرد که دو اتم هیدروژن به هم پیوند می دهند و به یک مولکول هیدروژن تبدیل می شوند. H2 هیدروژن مولکولی نیز نامیده می شود و یک مولکول دیاتومیک، همونوکلیر است. از دو پروتون و دو الکترون تشکیل شده است. با داشتن بار خنثی، هیدروژن مولکولی پایدار است و در نتیجه رایج ترین شکل هیدروژن است.

هنگامی که هیدروژن در مقیاس صنعتی تولید می شود، بخار اصلاح گاز طبیعی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. یک روش جایگزین الکترولیز اب است. بیشتر هیدروژن در نزدیکی محل استفاده دوم ان تولید می شود، به عنوان مثال، در نزدیکی امکانات پردازش سوخت فسیلی (به عنوان مثال، هیدروکراکینگ) و تولید کنندگان کود مبتنی بر امونیاک.

ادبیات/منابع

خوشحال خواهیم شد که در مورد روند شما بحث کنیم.

بيا باهاش تماس بگيرم