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

Ջրածնի արտադրության նպատակով ջրի և ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզը խոստումնալից գործընթաց է մաքուր էներգիայի արտադրության համար: Ջրի էլեկտրոլիզը էլեկտրաքիմիական գործընթաց է, որտեղ էլեկտրականությունը կիրառվում է ջուրը բաժանելու երկու գազերի՝ ջրածնի (H2) և թթվածնի (O2): Հ–ը ճեղքելու նպատակով – The – H- ն կապվում է էլեկտրոլիզի միջոցով, էլեկտրական հոսանքն անցնում է ջրի միջով:
Էլեկտրոլիտիկ ռեակցիայի համար ուղղակի էլեկտրական արժույթը կիրառվում է այլ իմաստով ոչ ինքնաբուխ ռեակցիա սկսելու համար: Էլեկտրոլիզը կարող է առաջացնել բարձր մաքրության ջրածին պարզ, բնապահպանական, կանաչ գործընթացում՝ CO2 զրոյական արտանետմամբ, քանի որ O2-ը միակ կողմնակի արտադրանքն է:

Այս տեսանյութը ցույց է տալիս ուղիղ էլեկտրոդների ուլտրաձայնային ազդեցության դրական ազդեցությունը էլեկտրական հոսանքի վրա: Այն օգտագործում է Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր՝ էլեկտրաքիմիական արդիականացմամբ և տիտանի էլեկտրոդով/սոնոտրոդով: Նոսրած ծծմբաթթվի էլեկտրոլիզից առաջանում են ջրածնային գազ և թթվածին գազ: Ultrasonication-ը նվազեցնում է դիֆուզիոն շերտի հաստությունը էլեկտրոդի մակերեսին և բարելավում է զանգվածի փոխանցումը էլեկտրոլիզի ընթացքում:

Sono-Electro-Chemistry - Ուլտրաձայների ազդեցության նկարազարդումը խմբաքանակային էլեկտրոլիզի վրա

Տեսանյութի մանրապատկեր

Տեղեկատվության պահանջ





Ուլտրաձայնային էլեկտրաքիմիական սինթեզը ջրածնի արտադրության բարձր արդյունավետ մեթոդ է: Սոնո-էլեկտրաքիմիական բուժումը նպաստում է H-O-H կապերի անջատմանը էլեկտրոլիզի միջոցով, ջրի միջով էլեկտրական հոսանք է անցնում:

UIP200hdT մոդելի 2x ուլտրաձայնային պրոցեսոր՝ զոնդերով, որոնք գործում են որպես էլեկտրոդներ, այսինքն՝ կաթոդ և անոդ։ Ուլտրաձայնային թրթռումը և կավիտացիան նպաստում են էլեկտրաքիմիական ջրածնի արտադրությանը:

 
Theրի էլեկտրոլիզի հետ կապված ՝ ջրի պառակտումը թթվածնի և ջրածնի մեջ է հասնում ջրի մեջ էլեկտրական հոսանք անցնելու միջոցով:
Բացասական լիցքավորված կաթոդի մաքուր ջրի մեջ տեղի է ունենում վերականգնողական ռեակցիա, որտեղ կաթոդից էլեկտրոնները (e−) նվիրաբերվում են ջրածնի կատիոններին, որպեսզի առաջանա ջրածնի գազ։ Դրական լիցքավորված անոդում տեղի է ունենում օքսիդացման ռեակցիա, որն առաջացնում է թթվածին գազ՝ միաժամանակ էլեկտրոններ տալով անոդին: Սա նշանակում է, որ ջուրը արձագանքում է անոդում՝ ձևավորելով թթվածին և դրական լիցքավորված ջրածնի իոններ (պրոտոններ): Այսպիսով լրացվում է էներգետիկ 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 ալկալային ջուրն օգտագործվում է էլեկտրոլիզի համար՝ ջրածին արտադրելու համար։ Ալկալիների աղերը ալկալային մետաղների և հողալկալիական մետաղների լուծելի հիդրօքսիդներ են, որոնցից ընդհանուր օրինակներն են՝ նատրիումի հիդրօքսիդը (NaOH, հայտնի է նաև որպես կաուստիկ սոդա) և կալիումի հիդրօքսիդը (KOH, որը նաև հայտնի է որպես կաուստիկ պոտաշ)։ Էլեկտրոլիզի համար հիմնականում օգտագործվում են 20-40% կաուստիկ լուծույթի կոնցենտրացիաներ:

Սոնոէլեկտրաքիմիական ջրածնի արտադրություն ուլտրաձայնային կաթոդում:

Սոնոէլեկտրաքիմիական ջրածնի արտադրություն ուլտրաձայնային կաթոդում:

 

Այս տեսանյութը ցույց է տալիս H-Cell էլեկտրոլիզատորի տեղադրման էլեկտրական հոսանքի վրա ուղղակի էլեկտրոդների ուլտրաձայնային ազդեցության դրական ազդեցությունը: Այն օգտագործում է Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր՝ էլեկտրաքիմիական արդիականացմամբ և տիտանի էլեկտրոդով/սոնոտրոդով: Նոսրած ծծմբաթթվի էլեկտրոլիզից առաջանում են ջրածնային գազ և թթվածին գազ: Ultrasonication-ը նվազեցնում է դիֆուզիոն շերտի հաստությունը էլեկտրոդի մակերեսին և բարելավում է զանգվածի փոխանցումը էլեկտրոլիզի ընթացքում:

Sono-Electro-Chemistry - H-Cell Electrolysis-ի վրա ուլտրաձայնային ազդեցության իլյուստրացիա

Տեսանյութի մանրապատկեր

 

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

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.
 
Ուլտրաձայնային ազդեցությունը էլեկտրոդների վրա

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

 

Էլեկտրոդի մակերեսների ուլտրաձայնային 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:

Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային UIP2000hdT-ի ուլտրաձայնային զոնդը գործում է որպես անոդ: Կիրառվող ուլտրաձայնային դաշտի շնորհիվ ջրածնի էլեկտրոլիզը խթանվում է:

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

Ստորեւ ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:

խմբաքանակի VolumeԾախսի RateԱռաջարկվող սարքեր
0.02-ից 5 Լ0.05-ից 1 լ / րոպեUIP500hdT
0.05-ից 10 լ0.1-ից 2 լ / րոպեUIP1000hdT
0.07-ից 15 Լ0.15-ից 3 լ / րոպեUIP1500hdT
01-ից մինչեւ 20 լ02-ից 4 լ / րոպեUIP2000hdT
10-ից 100 լ2-ից 10 լ / րոպեUIP4000hdT

Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!

Հարցրեք ավելին

Խնդրում ենք օգտագործել ստորև բերված ձևը՝ ուլտրաձայնային էլեկտրոդների և սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգերի, կիրառման մանրամասների և գնի մասին լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար: Մենք ուրախ կլինենք քննարկել ձեր սոնոէլեկտրաքիմիական գործընթացը և առաջարկել ձեզ ուլտրաձայնային համակարգ, որը բավարարում է ձեր պահանջները:









Խնդրում ենք նկատի ունենալ մեր Գաղտնիության քաղաքականություն,


Ուլտրաձայնային բարձր կտրվածքային հոմոգենիզատորները օգտագործվում են լաբորատոր, նստարանային, փորձնական և արդյունաբերական մշակման մեջ:

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



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: H2- ը գազ է, որն առաջանում է, երբ երկու ջրածնի ատոմներ միանում են իրար և դառնում ջրածնի մոլեկուլ: H2- ը 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 ջրածինը արտադրվում է արդյունաբերական մասշտաբով, գոլորշու բարեփոխիչ բնական գազը ամենաշատ օգտագործվող արտադրության ձևն է: Այլընտրանքային մեթոդը ջրի էլեկտրոլիզն է: Ջրածնի մեծ մասն արտադրվում է վերջին օգտագործման վայրի մոտ, օրինակ՝ հանածո վառելիքի վերամշակման օբյեկտների մոտ (օրինակ՝ հիդրոկրեկինգ) և ամոնիակի վրա հիմնված պարարտանյութ արտադրողների մոտ:

Գրականություն / Հղումներ

Մենք ուրախ կլինենք քննարկել ձեր գործընթացը:

Եկեք կապ հաստատենք: