Hielscher ultrazvučna tehnologija

Učinkovita proizvodnja vodika s ultrazvukom

Vodik je alternativno gorivo koje je poželjnije zbog svoje ekološke prihvatljivosti i nulte emisije ugljičnog dioksida. Međutim, konvencionalna proizvodnja vodika nije učinkovita za ekonomičan masovni rad. Ultrazvukastično promovirana elektroliza otopina vode i alkalne vode rezultira većim prinosima vodika, brzinom reakcije i brzinom konverzije. Ultrazvuka potpomognuta elektroliza čini proizvodnju vodika ekonomičnim i energetski učinkovitim.
Ultrazvukastično promovirane elektrokemijske reakcije poput elektrolize i elektrokoagulacije pokazuju poboljšanu brzinu reakcije, brzinu i prinose.

Učinkovita generacija vodika uz sonikaciju

Elektroliza vode i vodenih otopina u svrhu proizvodnje vodika obećavajući je proces za proizvodnju čiste energije. Elektroliza vode je elektrokemijski proces u kojem se električna energija primjenjuje za podjelu vode na dva plina, odnosno vodik (H2) i kisika (O2). Kako bi se prionio H – O – H obveznice elektrolizom, električna struja prolazi kroz vodu.
Za elektrolitičku reakciju primjenjuje se izravna električna valuta (DC) kako bi se pokrenula drugo-mudra ne-spontana reakcija. Elektroliza može generirati vodik visoke čistoće u jednostavnom, ekološki prihvatljivom, zelenom procesu s nultim CO2 emisija kao O2 je jedini po proizvod.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ultrazvučni procesori UIP2000hdT sa sondama, koje djeluju kao elektrode, odnosno katoda i anoda. Ultrazvučno polje pojačava elektrolitičku sintezu vodika iz vode ili vodenih otopina.

Što se tiče elektrolize vode, cijepanje vode na kisik i vodik postiže se prolaskom električne struje kroz vodu.
U čistoj vodi kod negativno nabijene katode dolazi do redukcijske reakcije gdje se elektroni (e−) iz katode doniraju hidrogenskih discilacije tako da nastaje vodikov plin. Kod pozitivno nabijene anode dolazi do oksidacijske reakcije koja stvara plin kisika dok elektrone daje anodi. To znači da voda reagira na anodu kako bi stvorila kisik i pozitivno nabijene vodikove ione (protone). Time je završena sljedeća jednadžba energetske ravnoteže:

2H (2H)+ (aq) + 2e → H2 (g) (smanjenje katode)
2H (2H)2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oksidacija na anodi)
Ukupna reakcija: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

Često se za elektrolizu koristi alkalna voda kako bi se proizveo vodik. Alkalne soli topljivi su hidroksidi alkalijskih metala i alkalnih zemljanih metala, od kojih su uobičajeni primjeri: Natrijev hidroksid (NaOH, također poznat kao “caustičke sode") i kalijevog hidroksida (KOH, također poznat kao “akostična potaša"). Za eletkrolizu se koriste uglavnom koncentracije od 20% do 40% uzročne otopine.

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

Ultrazvučna sonda UIP2000hdT funkcionira kao anoda. Primijenjeni ultrazvučni valovi pojačavaju elektrolitičku sintezu vodika.

Zahtjev za informacijama




Primijetite naše pravila o privatnosti,


Ultrazvučna sinteza vodika

Kada se vodikov plin proizvodi elektrolitičkim reakcijama, vodik se sintetizira točno u potencijal raspadanja. Površina elektroda je područje, gdje se stvaranje vodika događa na molekularnoj pozornici tijekom elektrokemijske reakcije. Molekule vodika nukleate na površini elektrode, tako da su naknadno mjehurići vodikovog plina prisutni oko katode. Korištenje ultrazvučnih elektroda poboljšava impedancije aktivnosti i impedanciju koncentracije te ubrzava porast mjehurića vodika tijekom elektrolize vode. Nekoliko studija pokazalo je da ultrazvučna proizvodnja vodika učinkovito povećava prinos vodika.

Prednosti ultrazvuka na vodikovoj elektrolizi

  • Veći prinosi vodika
  • Poboljšana energetska učinkovitost

kao ultrazvuk rezultira:

  • povećao prijenos mase
  • Ubrzano smanjenje akumulirane impedancije
  • Smanjen pad ohmskog napona
  • Smanjena reakcija overpotential
  • Smanjeni potencijal raspadanja
  • Degassing vode / vodena otopina
  • Čišćenje katalizatora elektroda

Ultrazvučni učinci na elektrolizu

Ultrazvukano uzbuđena elektroliza poznata je i kao sono-elektroliza. Različiti ultrazvučni čimbenici sonomehaničke i sonokemijske prirode utječu i potiču elektrokemijske reakcije. Ovi faktori koji utječu na elektrolizu rezultat su ultrazvučne kavitacije i vibracija i uključuju akustični strujanje, mikro-turbulencije, mikromjehove, udarne valove kao i sonokemijske učinke. Ultrazvučna / akustična karitacija nastaje, kada su ultrazvučni valovi visokog intenziteta zajedno s tekućinom. Fenomen karitacije karakterizira rast i kolaps takozvanih mjehurića karitacije. Implozija mjehurića obilježena je super intenzivnim, lokalno pojavljujućim silama. Te snage uključuju intenzivno lokalno grijanje do 5000K, visoke tlakove do 1000 bankomata i ogromne stope grijanja i hlađenja (>100k / sec) i izazivaju jedinstvenu interakciju između materije i energije. Na primjer, te kavijacijske sile eimpactiraju vodikove veze u vodi i olakšavaju cijepanje vodenih klastera, što kasnije rezultira smanjenom potrošnjom energije za elektrolizu.

Ultrazvučni utjecaj na elektrode

  • Uklanjanje naslaga s površine elektrode
  • Aktivacija površine elektrode
  • Prijenos elektrolita prema elektrodama i dalje od njih

Čišćenje i aktivacija površina

Prijenos mase jedan je od ključnih čimbenika koji utječu na brzinu reakcije, brzinu i prinos. Tijekom elektrolitičkih reakcija, reakcijski proizvod, npr. Ultrazvučni promovirani elektrolitski procesi pokazuju povećan prijenos mase u otopini rasutog tereta i blizu površina. Ultrazvučne vibracije i karitacija uklanjaju prolazne slojeve s površina elektroda i time ih održavaju trajno potpuno učinkovitima. Nadalje, poznato je da sonokemijski učinci poboljšavaju reakcijske puteve.

Pad donjeg ohmskog napona, prekomjerna reakcija i potencijal raspadanja

Napon potreban za elektrolizu poznat je kao potencijal raspadanja. Ultrazvuk može smanjiti potreban potencijal raspadanja u procesima elektrolize.

Ultrazvučna stanica elektrolize

Za elektrolizu vode, ultrazvučni unos energije, razmak od elektroda i koncentraciju elektrolita ključni su čimbenici koji utječu na elektrolizu vode i njezinu učinkovitost.
Za alkalnu elektrolizu koristi se stanica elektrolize s vodenom kaustičnom otopinom od obično 20%–40% KOH ili NaOH. Električna energija se nanosi na dvije elektrode.
Elektrodni katalizatori mogu se koristiti za ubrzavanje brzine reakcije. Na primjer, Pt elektrode su povoljne jer se reakcija događa lakše.
Znanstveno-istraživački članci izvještavaju o uštedi energije od 10%-25% pomoću ultrazvučne elektrolize vode.

Ultrazvučni elektrolizatori za proizvodnju vodika na pilot i industrijskoj razini

Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori izrađeni su za rad 24/7/365 pod punim opterećenjem i u teškim procesima.
Opskrbljujući robusne ultrazvučne sustave, posebne dizajnirane sonotrode (sonde), koji istodobno funkcioniraju kao odašiljač elektroda i ultrazvučnih valova te reaktore elektrolize, Hielscher Ultrasonics zadovoljava specifične zahtjeve za proizvodnju elektrolitičnog vodika. Svi digitalni industrijski ultrazvukatori UIP serije (UIP500hdT (500 vata), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW) i UIP4000hdT (4kW)) su ultrazvučne jedinice visokih performansi za primjenu elektrolize.
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:

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
0.1 do 20L 0.2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10 l / min UIP4000hdT

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Zatražite dodatne informacije

Molimo koristite obrazac u nastavku kako biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Rado ćemo razgovarati o vašem procesu s vama i ponuditi vam ultrazvučni sustav koji zadovoljava vaše zahtjeve!









Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,


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

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

Književnost / Reference



Činjenice koje vrijedi znati

Što je vodik?

Vodik je kemijski element sa simbolom H i atomskim brojem 1. Sa standardnom atomskom težinom od 1.008, vodik je najlakši element u periodnom sustavu. Vodik je najzastupljenija kemijska tvar u svemiru, koja ima oko 75% sve barionske mase. H2 je plin koji nastaje kada se dva atoma vodika vežu i postaju molekula vodika. H2 također se naziva molekularni vodik i dijatomična je homonuklearna molekula. Sastoji se od dva protona i dva elektrona. Nakon neutralnog naboja, molekularni vodik je stabilan i time najčešći oblik vodika.

Kada se vodik proizvodi u industrijskim razmjerima, parna reforma prirodnog plina je najčešće korišteni oblik proizvodnje. Alternativna metoda je elektroliza vode. Većina vodika proizvodi se u blizini mjesta njegove posljednje uporabe, npr.