Hydրածնի արդյունավետ արտադրություն ուլտրաձայնային միջոցներով

Hydրածինը այլընտրանքային վառելիք է, որը նախընտրելի է `իր բնապահպանական և ածխաթթու գազի զրոյական արտանետումների շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, սովորական ջրածնի առաջացումը արդյունավետ չէ զանգվածային տնտեսական արտադրության համար: Ultրի և ալկալային ջրային լուծույթների ուլտրաձայնային խթանմամբ էլեկտրոլիզը հանգեցնում է ջրածնի բարձր բերքատվության, ռեակցիայի արագության և փոխարկման արագության: Ուլտրաձայնային օգնությամբ էլեկտրոլիզը ջրածնի արտադրությունը դարձնում է տնտեսական և էներգաարդյունավետ:
Ուլտրաձայնային խթանված էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները, ինչպիսիք են էլեկտրոլիզը և էլեկտրոկոագուլյացիան, ցույց են տալիս բարելավված ռեակցիայի արագությունը, արագությունը և բերքատվությունը:

Արդյունավետ ջրածնի առաջացում մթնոլորտային լուծմամբ

Electրածնի առաջացման նպատակով ջրի և ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզացումը հեռանկարային գործընթաց է մաքուր էներգիայի արտադրության համար: Րի էլեկտրոլիզը էլեկտրաքիմիական գործընթաց է, երբ էլեկտրականությունը կիրառվում է ջուրը երկու գազի բաժանելու համար, այն է `ջրածնի (H₂) և թթվածին (O₂) Որպեսզի ճեղքել Հ – The – H- ն կապվում է էլեկտրոլիզի միջոցով, էլեկտրական հոսանքն անցնում է ջրի միջով:
Էլեկտրոլիտային ռեակցիայի համար կիրառվում է ուղղակի էլեկտրական արժույթ (DC) `այլ իմաստուն ոչ ինքնաբուխ ռեակցիա սկսելու համար: Էլեկտրոլիզը կարող է առաջացնել բարձր մաքրության ջրածին պարզ, էկոլոգիապես մաքուր, կանաչ գործընթացում `զրոյական CO- ով₂ արտանետում, ինչպես O₂ միակ ենթամթերքն է:

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ուլտրաձայնային պրոցեսորներ UIP2000hdT զոնդերով, որոնք հանդես են գալիս որպես էլեկտրոդներ, այսինքն ՝ կաթոդ և անոդ: Ուլտրաձայնային դաշտը ուժեղացնում է ջրից կամ ջրային լուծույթներից ջրածնի էլեկտրոլիտային սինթեզը:

Theրի էլեկտրոլիզի հետ կապված ՝ ջրի պառակտումը թթվածնի և ջրածնի մեջ է հասնում ջրի մեջ էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով:
Բացասական լիցքավորված կաթոդում գտնվող մաքուր ջրի մեջ տեղի է ունենում նվազեցման ռեակցիա, երբ կաթոդից էլեկտրոնները (e−) նվիրվում են ջրածնի կատիոններին, որպեսզի ջրածնի գազ ստեղծվի: Դրական լիցքավորված անոդում տեղի է ունենում օքսիդացման ռեակցիա, որը առաջացնում է թթվածնի գազ, իսկ անոդին էլեկտրոններ է տալիս: Սա նշանակում է, որ ջուրը անոդում արձագանքում է թթվածնի և դրական լիցքավորված ջրածնի իոնների (պրոտոնների) ձևավորմանը: Դրանով լրացվում է էներգիայի հաշվեկշռի հետևյալ հավասարումը.

2 Հ⁺ (aq) + 2e^– Հ₂ (է) (կաթոդում կրճատում)
2 Հ₂O (l) → O2 (g) + 4H⁺ (aq) + 4e^– (օքսիդացում անոդում)
Ընդհանուր արձագանքը. 2H₂O (l) 2H₂ (է) + Օ₂ (է)

Հաճախ ջրածին արտադրելու համար էլեկտրոլիզի համար օգտագործվում է ալկալային ջուր: Ալկալի աղերը ալկալային մետաղների և ալկալային հողերի մետաղների լուծելի հիդրօքսիդներ են, որոնցից սովորական օրինակներ են `նատրիումի հիդրօքսիդ (NaOH, որը հայտնի է նաև որպես “կծու սոդա ») և կալիումի հիդրօքսիդ (KOH, որը հայտնի է նաև որպես “կծու պոտաշ »): Էլեկտրոլիզի համար հիմնականում օգտագործվում են 20% -ից 40% կծու լուծույթի կոնցենտրացիաներ:

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

Ուլտրաձայնային զոնդ UIP2000hdT գործում է որպես անոդ: Կիրառված ուլտրաձայնային ալիքները ուժեղացնում են ջրածնի էլեկտրոլիտային սինթեզը:

Hydրածնի ուլտրաձայնային սինթեզ

Երբ ջրածնի գազը արտադրվում է էլեկտրոլիտային ռեակցիայի մեջ, ջրածինը սինթեզվում է հենց քայքայման ներուժի պայմաններում: Էլեկտրոդների մակերեսը տարածքն է, որտեղ ջրածնի առաջացումը տեղի է ունենում մոլեկուլային փուլում էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ընթացքում: Hydրածնի մոլեկուլները միջուկում են էլեկտրոդի մակերևույթին, այնպես որ ջրածնի գազի փուչիկները կաթոդի շուրջն առկա են: Ուլտրաձայնային էլեկտրոդների օգտագործումը բարելավում է գործունեության իմպեդանսները և համակենտրոնացման impedance- ը և արագացնում ջրածնի փուչիկների բարձրացումը ջրի էլեկտրոլիզի ընթացքում: Մի քանի ուսումնասիրություններ ցույց տվեցին, որ ուլտրաձայնային ջրածնի արտադրությունը արդյունավետորեն մեծացնում է ջրածնի բերքը:

Ուլտրաձայնի առավելությունները ջրածնի էլեկտրոլիզի վրա

Hydրածնի ավելի բարձր բերք
Էներգախնայողության բարելավում

քանի որ ուլտրաձայնային հետազոտությունը հանգեցնում է.

աճել զանգվածային փոխանցում
Կուտակված իմպեդանսի արագացված նվազում
Օմմային լարման նվազեցում
Նվազեցված արձագանքման գերուժ
Նվազեցված քայքայման ներուժ
Gրի / ջրային լուծույթի գազազերծում
Էլեկտրոդների կատալիզատորների մաքրում

Ուլտրաձայնային ազդեցությունները էլեկտրոլիզի վրա

Ուլտրաձայնային հուզված էլեկտրոլիզը հայտնի է նաև որպես սոնոէլեկտրոլիզ: Սոնոմեխանիկական և սոնաքիմիական բնույթի տարբեր ուլտրաձայնային գործոններ ազդում և խթանում են էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները: Էլեկտրոլիզի վրա ազդող այս գործոնները ուլտրաձայնային ազդեցության արդյունքում առաջացած խոռոչի և թրթռանքի արդյունքներ են և ներառում են ձայնային հոսք, միկրո-տուրբուլենտներ, միկրոձևեր, ցնցող ալիքներ, ինչպես նաև սոնաքիմիական էֆեկտներ: Ուլտրաձայնային / ձայնային խոռոչը տեղի է ունենում, երբ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները զուգակցվում են հեղուկի հետ: Կավիտացիայի երեւույթը բնութագրվում է այսպես կոչված խոռոչի փուչիկների աճով և փլուզումով: Պղպջակների պայթյունը նշանավորվում է գերտենսիվ, տեղական ուժերով: Այս ուժերը ներառում են ինտենսիվ տեղական ջեռուցում մինչև 5000 Կ, բարձր ճնշում մինչև 1000 մթնոլորտ, և հսկայական ջեռուցման և հովացման տեմպեր (> 100 կ / վ) և դրանք հրահրում են յուրահատուկ փոխազդեցություն նյութի և էներգիայի միջև: Օրինակ, այդ խոռոչային ուժերը ջրի մեջ ազդում են ջրածնի կապերի վրա և նպաստում ջրի կլաստերի պառակտմանը, ինչը հետագայում հանգեցնում է էլեկտրոլիզի էներգիայի սպառման նվազեցման:

Ուլտրաձայնային ազդեցությունը էլեկտրոդների վրա

Էլեկտրոդի մակերեսից ավանդների հեռացում
Էլեկտրոդի մակերեսի ակտիվացում
Էլեկտրոլիտների էլեկտրոդների տեղափոխում դեպի էլեկտրոդներ

Մակերեսների մաքրում և ակտիվացում

Massանգվածի տեղափոխումը կարևոր գործոններից մեկն է, որն ազդում է ռեակցիայի արագության, արագության և բերքի վրա: Էլեկտրոլիտային ռեակցիաների ընթացքում արձագանքման արտադրանքը, օրինակ `նստվածքները, կուտակվում են ինչպես էլեկտրոդի մակերեսների վրա, այնպես էլ դանդաղեցնում են թարմ լուծույթի էլեկտրոլիտային վերափոխումը էլեկտրոդի: Ուլտրաձայնային խթանված էլեկտրոլիտային պրոցեսները ցույց են տալիս զանգվածի փոխանցման ավելացում զանգվածային լուծույթում և մակերեսների մոտ: Ուլտրաձայնային թրթռումը և խոռոչը հեռացնում են պասիվացման շերտերը էլեկտրոդի մակերևույթներից և դրանք մշտապես լիարժեք արդյունավետ պահում: Ավելին, հայտնի է, որ sonification- ը ուժեղացնում է արձագանքման ուղիները սոնաքիմիական ազդեցությամբ:

Ստորին օհմիկական լարման անկում, ռեակցիայի գերուժանություն և քայքայման ներուժ

Էլեկտրոլիզի առաջացման համար անհրաժեշտ լարումը հայտնի է որպես քայքայման ներուժ: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը կարող է իջեցնել տարրալուծման անհրաժեշտ ներուժը էլեկտրոլիզացման գործընթացներում:

Ուլտրաձայնային էլեկտրոլիզի բջիջ

Electրի էլեկտրոլիզի համար ուլտրաձայնային էներգիայի ներմուծումը, էլեկտրոդի բացը և էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիան հիմնական գործոններն են, որոնք ազդում են ջրի էլեկտրոլիզի և դրա արդյունավետության վրա:
Ալկալային էլեկտրոլիզի համար օգտագործվում է էլեկտրոլիզի բջիջ, սովորաբար 20% –40% KOH կամ NaOH ջրային կծու լուծույթով: Էլեկտրական էներգիան կիրառվում է երկու էլեկտրոդների վրա:
Ռեակցիայի արագությունը արագացնելու համար կարող են օգտագործվել էլեկտրոդային կատալիզատորներ: Օրինակ, Pt էլեկտրոդները բարենպաստ են, քանի որ ռեակցիան ավելի հեշտ է տեղի ունենում:
Գիտական հետազոտությունների հոդվածները հաղորդում են 10% -25% էներգախնայողություն `օգտագործելով ջրի ուլտրաձայնային խթանմամբ էլեկտրոլիզը:

Ultրածնի արտադրության ուլտրաձայնային էլեկտրոլիզատորներ օդաչուի և արդյունաբերական մասշտաբով

Hielscher Ultrasonics- ը’ արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կառուցված են 24/7/365 շահագործման համար `լիարժեք բեռի և ծանր աշխատանքների գործընթացներում:
Հզոր ուլտրաձայնային համակարգերի, հատուկ նախագծված սոնոտրոդների (զոնդեր) մատակարարմամբ, որոնք միաժամանակ գործում են որպես էլեկտրոդ և ուլտրաձայնային ալիքի հաղորդիչ և էլեկտրոլիզի ռեակտորներ, Hielscher Ultrasonics- ը բավարարում է էլեկտրոլիտային ջրածնի արտադրության հատուկ պահանջները: UIP շարքի բոլոր թվային արդյունաբերական ուլտրաձայնիչները (UIP500hdT (500 վտ), UIP1000hdT (1 կՎտ), UIP1500hdT (1.5 կՎտ), UIP2000hdT (2 կՎտ), և UIP4000hdT (4kW)) էլեկտրոլիզի կիրառման համար բարձրակարգ ուլտրաձայնային ագրեգատներ են:
Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:

խմբաքանակի Volume	Ծախսի Rate	Առաջարկվող սարքեր
0.02-ից 5 Լ	0.05-ից 1 լ / րոպե	UIP500hdT
0.05-ից 10 լ	0.1-ից 2 լ / րոպե	UIP1000hdT
0.07-ից 15 Լ	0.15-ից 3 լ / րոպե	UIP1500hdT
01-ից մինչեւ 20 լ	02-ից 4 լ / րոպե	UIP2000hdT
10-ից 100 լ	2-ից 10 լ / րոպե	UIP4000hdT

Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!

Հարցրեք ավելին

Խնդրում ենք օգտագործել ստորև բերված ձևը `ուլտրաձայնային պրոցեսորների, ծրագրերի և գնի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար: Մենք ուրախ կլինենք ձեզ հետ քննարկել ձեր գործընթացը և առաջարկել ձեզ ուլտրաձայնային համակարգ, որը բավարարում է ձեր պահանջները:

Անուն

ընկերություն

Էլ. Փոստի հասցեն (պահանջվում է)

Հեռախոսահամար

հասցե

Քաղաք, պետություն, փոստային կոդ

երկիր

հետաքրքրություն

Խնդրում ենք նկատի ունենալ մեր Գաղտնիության քաղաքականություն,

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

Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային համասեռացուցիչներ `լաբորատոր, պիլոտային և արդյունաբերական մասշտաբով ծրագրերը խառնելու, ցրելու, էմուլգացման և արդյունահանման համար:

Գրականություն / Հղումներ

Islam Md H., Burheim Odne S., Pollet Bruno G. (2019): Sonochemical and sonoelectrochemical production of hydrogen. Ultrasonics Sonochemistry 51, 2019. 533–555.
Cherepanov, Pavel; Melnyk, Inga; Skorb, Ekaterina V.; Fratzl, P.; Zolotoyabko, E.; Dubrovinskaia, Natalia; Dubrovinsky, Leonid Avadhut, Yamini S.; Senker, Jürgen; Leppert, Linn; Kümmel, Stephan; Andreeva, Daria V. (2015): The use of ultrasonic cavitation for near-surface structuring of robust and low-cost AlNi catalysts for hydrogen production. Green Chemistry Issue 5, 2015. 745-2749.
Sherif S. Rashwan; Ibrahim Dincer; Atef Mohan; Bruno G. Pollet (2015): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy 44, 2019. 14500-14526.

Առնչվող հաղորդագրություններ

Փաստեր Worth Իմանալով

Ի՞նչ է ջրածինը:

Hydրածինը քիմիական տարր է `H խորհրդանիշով և ատոմային համար 1-ով: 1.008 ստանդարտ ատոմային քաշով, ջրածինը պարբերական համակարգի ամենաթեթև տարրն է: Hydրածինը տիեզերքի ամենատարածված քիմիական նյութն է, որը կազմում է ամբողջ բարիոնային զանգվածի մոտավորապես 75% -ը: Հ₂ գազ է, որն առաջանում է, երբ երկու ջրածնի ատոմներ միանում են իրար և դառնում ջրածնի մոլեկուլ: Հ₂ կոչվում է նաև մոլեկուլային ջրածին և դիատոմիկ, հոմոնուկլեային մոլեկուլ է: Այն բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու էլեկտրոնից: Ունենալով չեզոք լիցք ՝ մոլեկուլային ջրածինը կայուն է և, այդպիսով, ջրածնի ամենատարածված ձևը:

Երբ ջրածինն արտադրվում է արդյունաբերական մասշտաբով, գոլորշիով բարեփոխվող բնական գազը ամենատարածված արտադրության ձևն է: Այլընտրանքային մեթոդը ջրի էլեկտրոլիզն է: Hydրածնի մեծ մասն արտադրվում է իր վերջին օգտագործման վայրի մոտակայքում, օրինակ `հանածո վառելիքի վերամշակման օբյեկտների (օրինակ` ջրածածկման) և ամոնիակի վրա հիմնված պարարտանյութ արտադրողների մոտ: