Produksi Hidrogen Efisien dengan Ultrasonics

Hidrogen adalah bahan bakar alternatif yang lebih disukai karena keramahan lingkungan dan nol emisi karbon dioksida. Namun, generasi hidrogen konvensional tidak efisien untuk produksi massal ekonomis. Elektrolisis air yang dipromosikan secara ultrasonik dan solusi air basa menghasilkan hasil hidrogen yang lebih tinggi, tingkat reaksi dan kecepatan konversi. Elektrolisis ultrasonically dibantu membuat produksi hidrogen ekonomis dan hemat energi.
Ultrasonically dipromosikan reaksi elektrokimia seperti elektrolisis dan elektrokoagulasi menunjukkan peningkatan kecepatan reaksi, laju dan hasil.

Generasi Hidrogen Efisien dengan Sonikasi

Elektrolisis air dan larutan berair untuk tujuan pembangkitan hidrogen adalah proses yang menjanjikan untuk produksi energi bersih. Elektrolisis air adalah proses elektrokimia di mana listrik diterapkan untuk memisahkan air menjadi dua gas, yaitu hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Untuk membelah H – O – H ikatan dengan elektrolisis, arus listrik dijalankan melalui air.
Untuk reaksi elektrolitik, mata uang listrik langsung diterapkan untuk memulai reaksi non-spontan lainnya. Elektrolisis dapat menghasilkan hidrogen dengan kemurnian tinggi dalam proses hijau yang sederhana, ramah lingkungan, dengan emisi CO2 nol karena O2 adalah satu-satunya produk sampingan.

Video ini menggambarkan pengaruh positif ultrasonikasi elektroda langsung pada arus listrik. Ini menggunakan Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) homogenizer ultrasonik dengan electro-chemistry-upgrade dan titanium electrode / sonotrode. Elektrolisis asam sulfat encer menghasilkan gas hidrogen dan gas oksigen. Ultrasonication mengurangi ketebalan lapisan difusi pada permukaan elektroda dan meningkatkan perpindahan massa selama elektrolisis.

Sono-Electro-Chemistry - Ilustrasi Pengaruh Ultrasonik pada Elektrolisis Batch

Gambar Mini Video

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Sintesis elektrokimia ultrasonik adalah metode yang sangat efisien untuk produksi hidrogen. Perawatan sono-elektrokimia mempromosikan pembelahan ikatan H - O - H dengan elektrolisis, arus listrik dijalankan melalui air.

2x ultrasonik prosesor dari model UIP200hdT dengan probe, yang bertindak sebagai elektroda, yaitu katoda dan anoda. Getaran ultrasound dan kavitasi mempromosikan produksi hidrogen elektrokimia.

 
Mengenai elektrolisis air, pemisahan air menjadi oksigen dan hidrogen dicapai dengan melewati arus listrik melalui air.
Dalam air murni di katoda bermuatan negatif, reaksi reduksi terjadi di mana elektron (e−) dari katoda disumbangkan ke kation hidrogen sehingga terbentuk gas hidrogen. Pada anoda bermuatan positif, reaksi oksidasi terjadi, yang menghasilkan gas oksigen sambil memberikan elektron ke anoda. Ini berarti, air bereaksi pada anoda untuk membentuk oksigen dan ion hidrogen bermuatan positif (proton). Dengan demikian persamaan keseimbangan energi berikut selesai:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (pengurangan pada katoda)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (Oksidasi di anoda)
Reaksi keseluruhan: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
 
Seringkali, air alkali digunakan untuk elektrolisis untuk menghasilkan hidrogen. Garam alkali adalah hidroksida terlarut dari logam alkali dan logam alkali tanah, yang contoh umumnya adalah: Natrium hidroksida (NaOH, juga dikenal sebagai soda kaustik) dan kalium hidroksida (KOH, juga dikenal sebagai kalium kaustik). Untuk eletcrolysis, terutama konsentrasi larutan kaustik 20% hingga 40% digunakan.

Produksi sono-elektrokimia hidrogen pada katoda ultrasonik.

Produksi sono-elektrokimia hidrogen pada katoda ultrasonik.

 

Video ini menggambarkan pengaruh positif ultrasonikasi elektroda langsung pada arus listrik dalam pengaturan electrolyzer H-Cell. Ini menggunakan Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) homogenizer ultrasonik dengan electro-chemistry-upgrade dan titanium electrode / sonotrode. Elektrolisis asam sulfat encer menghasilkan gas hidrogen dan gas oksigen. Ultrasonication mengurangi ketebalan lapisan difusi pada permukaan elektroda dan meningkatkan perpindahan massa selama elektrolisis.

Sono-Electro-Chemistry - Ilustrasi Pengaruh Ultrasonication pada Elektrolisis Sel-H

Gambar Mini Video

 

Ultrasonic sintesis hidrogen

Ketika gas hidrogen diproduksi dalam reaksi elektrolit, hidrogen disintesis tepat pada potensi dekomposisi. Permukaan elektroda adalah area, di mana pembentukan hidrogen terjadi pada tahap molekul selama reaksi elektrokimia. Molekul hidrogen beronkletasi pada permukaan elektroda, sehingga kemudian gelembung gas hidrogen hadir di sekitar katoda. Menggunakan elektroda ultrasonik meningkatkan impedansi aktivitas dan impedansi konsentrasi dan mempercepat naiknya gelembung hidrogen selama elektrolisis air. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa produksi hidrogen ultrasonik meningkatkan hasil hidrogen secara efisien.

 
Manfaat Ultrasonik pada Elektrolisis Hidrogen

  • Hasil hidrogen yang lebih tinggi
  • Peningkatan efisiensi energi

sebagai hasil USG dalam:

  • Peningkatan massa transfer
  • Pengurangan akumulasi impedansi yang dipercepat
  • Penurunan tegangan ohmic berkurang
  • Mengurangi reaksi overpotential
  • Mengurangi potensi dekomposisi
  • Degassing air / larutan berdasi
  • Pembersihan katalis elektroda

 

Efek ultrasonik pada Elektrolisis

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.
 
Dampak Ultrasonik pada Elektroda

  • Menghapus endapan dari permukaan elektroda
  • Aktivasi permukaan elektroda
  • Pengangkutan elektrolit ke arah dan jauh dari elektroda

 

Pembersihan ultrasonik dan aktivasi permukaan elektroda

Perpindahan massa adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi tingkat reaksi, kecepatan, dan hasil. Selama reaksi elektrolitik, produk reaksi, misalnya precipitates, menumpuk di sekitar serta langsung pada permukaan elektroda dan merosot konversi elektrolitik larutan segar ke elektroda. Ultrasonically dipromosikan proses elektrolit menunjukkan peningkatan perpindahan massa dalam larutan massal dan dekat permukaan. Getaran ultrasonik dan kavitasi menghilangkan lapisan pasif dari permukaan elektroda dan menjaganya sehingga sepenuhnya efisien secara permanen. Selanjutnya, sonifikasi dikenal untuk meningkatkan jalur reaksi dengan efek sonochemical.

Penurunan Tegangan Ohmic Bawah, Reaksi Overpotential, dan Potensi Dekomposisi

Tegangan yang diperlukan agar elektrolisis terjadi dikenal sebagai potensi dekomposisi. ULTRASOUND dapat menurunkan potensi dekomposisi yang diperlukan dalam proses elektrolisis.

Sel Elektrolisis ultrasonik

Untuk elektrolisis air, input energi ultrasonik, kesenjangan elektroda, dan konsentrasi elektrolit adalah faktor kunci yang berdampak pada elektrolisis air dan efisiensinya.
Untuk elektrolisis basa, sel elektrolisis dengan larutan kaustik berdasi biasanya 20%–40% KOH atau NaOH digunakan. Energi listrik diterapkan pada dua elektroda.
Katalis elektroda dapat digunakan untuk mempercepat kecepatan reaksi. Misalnya, elektroda Pt menguntungkan karena reaksi terjadi lebih mudah.
Artikel penelitian ilmiah melaporkan penghematan energi 10%-25% menggunakan elektrolisis air yang dipromosikan secara ultrasonik.

Ultrasonic Electrolyzers untuk Produksi Hidrogen di Pilot dan Skala Industri

Hielscher Ultrasonics’ prosesor ultrasonik industri dibangun untuk operasi 24/7/365 di bawah beban penuh dan dalam proses tugas berat.
Dengan memasok sistem ultrasonik yang kuat, sonotrodes (probe) yang dirancang khusus, yang berfungsi sebagai elektroda dan pemancar gelombang ultrasound pada saat yang sama, dan reaktor elektrolisis, Hielscher Ultrasonics melayani persyaratan khusus untuk produksi hidrogen elektrolit. Semua ultrasonicators industri digital dari seri UIP (UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW), dan UIP4000hdT (4kW)) adalah unit ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi elektrolisis.

Probe ultrasonik dari ultrasonicator berkinerja tinggi UIP2000hdT berfungsi sebagai anoda. Karena bidang ultrasonik diterapkan, elektrolisis hidrogen dipromosikan.

Probe ultrasonik UIP2000hdT berfungsi sebagai anoda. Gelombang ultrasonik terapan mengintensifkan sintesis elektrolit hidrogen.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
0.02 ke 5L 0.05 hingga 1L/menit UIP500hdT
0.05 hingga 10L 0.1 hingga 2L/menit UIP1000hdT
0.07 hingga 15L 0.15 hingga 3L/menit UIP1500hdT
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang elektroda ultrasonik dan sistem sono-elektrokimia, rincian aplikasi dan harga. Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses sono-elektrokimia Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Homogenizers geser tinggi ultrasonik digunakan di laboratorium, bangku-top, pilot dan pengolahan industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi dan ekstraksi pada laboratorium, pilot dan skala industri.



Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Apa itu Hidrogen?

Hidrogen adalah unsur kimia dengan simbol H dan nomor atom 1. Dengan bobot atom standar 1,008, hidrogen adalah elemen paling ringan dalam tabel periodik. Hidrogen adalah zat kimia yang paling berlimpah di alam semesta, merupakan sekitar 75% dari semua massa baryonic. H2 adalah gas yang terbentuk ketika dua atom hidrogen mengikat bersama-sama dan menjadi molekul hidrogen. H2 juga disebut hidrogen molekuler dan merupakan molekul diatomik, homonuklear. Ini terdiri dari dua proton dan dua elektron. Memiliki muatan netral, hidrogen molekul stabil dan dengan demikian bentuk hidrogen yang paling umum.

Ketika hidrogen diproduksi pada skala industri, gas alam reformasi uap adalah bentuk produksi yang paling banyak digunakan. Metode alternatif adalah elektrolisis air. Sebagian besar hidrogen diproduksi di dekat lokasi penggunaan terakhirnya, misalnya, di dekat fasilitas pemrosesan bahan bakar fosil (misalnya, hydrocracking) dan produsen pupuk berbasis amonia.

Literatur/referensi

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.