Hielscher 초음파 기술

초음파를 가진 효율적인 수소 생산

수소는 환경 친화적 인 및 이산화탄소 배출 제로로 인해 바람직한 대체 연료입니다. 그러나, 종래의 수소 생성은 경제적인 대량 생산에 효율적이지 않다. 물과 알칼리성 수질의 초음파 승격된 전동분해로 수소 수율, 반응속도 및 전환율이 높아지며, 이는 높은 수소 수율입니다. 초음파 보조 전동 분해로 수소 생산은 경제적이고 에너지 효율적입니다.
전동 분해 및 전기 응고와 같은 초음파 촉진 전기 화학 반응은 반응 속도, 속도 및 수율을 향상시켰습니다.

초음파 처리가 있는 효율적인 수소 생성

수소 생성을 목적으로 하는 물과 수성 용액의 전기분해는 청정 에너지 생산을 위한 유망한 과정입니다. 물의 전기 분해는 전기가 두 가스, 즉 수소 (H)로 물을 분할하기 위해 적용되는 전기 화학 공정입니다.2) 및 산소 (O2). H를 갈라기 위해 – 영형 – 전해질에 의한 H 결합, 전류가 물을 통해 실행됩니다.
전해질 반응의 경우, 직접 전기 통화(DC)가 적용되어 다른 현명한 비자발적 반응을 개시한다. 전기 분해는 0 CO를 가진 간단하고 환경 친화적 인 녹색 공정에서 고순도의 수소를 생성 할 수 있습니다.2 O로 배출2 유일한 부산물입니다.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2배 초음파 프로세서 UIP2000hdT 프로브를 사용하면 전극, 즉 음극 및 양극역할을 합니다. 초음파 필드는 물 또는 수성 솔루션에서 수소의 전해질 합성을 강화합니다.

물의 전동분해에 관해서는 물을 산소와 수소로 분할하는 것은 물을 통해 전류를 전달함으로써 달성된다.
음전하 음극의 순수한 물에서 음극의 전자(e-−)를 수소 양이온에 기증하여 수소 가스가 형성되는 경우 감소 반응이 일어난다. 양전하 양극에서는 산화 반응이 발생하며, 이는 양극에 전자를 주는 동안 산소 가스를 생성합니다. 즉, 물은 양극에서 반응하여 산소와 양전하 수소 이온(양성자)을 형성합니다. 따라서 다음과 같은 에너지 균형 방정식이 완료됩니다.

2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (음극에서 감소)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (양극에서 산화)
전반적인 반응: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

종종 알칼리성 물은 수소를 생산하기 위해 전해질 수 있습니다. 알칼리 염은 알칼리 금속과 알칼리 성 지구 금속의 수용성 수산화물수산화물이며, 그 중 일반적인 예는 수산화나트륨(NaOH,라고도 함)입니다. “가성 소다") 및 수산화 칼륨 (KOH, 또한 로 알려진 “가성 칼륨"). eletcrolysis의 경우 주로 20 %에서 40 %의 가성 용액의 농도가 사용됩니다.

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

초음파 프로브의 UIP2000hdT 양극으로 작동합니다. 적용된 초음파는 수소의 전해질 합성을 강화합니다.

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우리의 주의 개인 정보 정책.


수소의 초음파 합성

수소 가스가 전해질 반응에서 생산될 때, 수소는 분해 전위에서 바로 합성된다. 전극의 표면은 전기 화학 반응 중 분자 단계에서 수소 형성이 발생하는 영역입니다. 수소 분자는 전극 표면에서 핵을 형성하므로 이후 수소 가스 기포가 음극 주위에 존재합니다. 초음파 전극을 사용하면 활동 임피던스 및 농도 임피던스를 개선하고 수질 전해 중에 수소 거품의 상승을 가속화합니다. 여러 연구에 따르면 초음파 수소 생산으로 수소 수율이 효율적으로 증가한다는 것이 입증되었습니다.

수소 전기 분해에 초음파의 장점

  • 수소 수율 증가
  • 에너지 효율 향상

초음파가 다음과 같이 발생합니다.

  • 물질 전달 증가
  • 누적 임피던스 의 가속 감소
  • 감소 된 오믹 전압 강하
  • 반응 과잉 감소
  • 분해 전위 감소
  • 물/수액의 탈기
  • 전극 촉매 세척

전해질에 대한 초음파 효과

초음파 흥분 전동 분해는 소노 전동 분해라고도합니다. 초음파 및 초음파 화학적 성격의 다양한 초음파 요인이 영향을 미치고 전기 화학 반응을 촉진합니다. 이러한 전기 분해-영향을 미치는 요인은 초음파 유발 캐비테이션 및 진동의 결과이며 음향 스트리밍, 미세 난류, 마이크로제트, 충격파 및 초음파 효과도 포함됩니다. 초음파/음향 캐비테이션은 고강도 초음파파가 액체에 결합될 때 발생합니다. 캐비테이션의 현상은 소위 캐비테이션 기포의 성장과 붕괴를 특징으로합니다. 거품 파열은 매우 강렬한, 로컬 발생 힘에 의해 표시됩니다. 이러한 병력에는 최대 5000K의 강렬한 현지 난방, 최대 1,000atm의 고압, 엄청난 가열 및 냉각 속도(>100k/sec)가 포함되며 물질과 에너지 간의 고유한 상호 작용을 유발합니다. 예를 들어, 이러한 캐비테이션 힘은 물에 수소 접합에 영향을 미치고 물 클러스터의 분할을 용이하게하여 전기 분해에 대한 에너지 소비가 감소합니다.

전극에 미치는 초음파 영향

  • 전극 표면에서 퇴적물을 제거합니다.
  • 전극 표면의 활성화
  • 전극을 향해 멀리 떨어진 전해질 의 수송

표면 의 세척 및 활성화

질량 전달은 반응 속도, 속도 및 수율에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나입니다. 전기 분해 반응 중에, 반응 생성물(예: 침전물)은 전극 표면에 직접 축적되고 신선한 용액을 전극으로 감속시한다. 초음파로 촉진된 전해질 공정은 벌크 솔루션과 표면 근처에서 질량 전달이 증가합니다. 초음파 진동및 캐비테이션은 전극 표면에서 통과 층을 제거하고 영구적으로 완전히 효율적으로 유지합니다. 더욱이, 소화는 화학적 효과에 의해 반응 경로를 향상시키는 것으로 알려져 있다.

낮은 오믹 전압 강하, 반응 과잠재력 및 분해 전위

전기 분해에 필요한 전압을 분해 전위라고 합니다. 초음파는 전기 분해 공정에서 필요한 분해 전위를 낮출 수 있습니다.

초음파 전광 세포

수중 전해의 경우 초음파 에너지 입력, 전극 갭 및 전해질 농도가 수질 전해 및 효율성에 영향을 미치는 주요 요소입니다.
알칼리성 전해의 경우, 일반적으로 20%-40% KOH 또는 NaOH의 수성 부식성 용액을 가진 전분해 세포가 사용된다. 전기 에너지는 두 개의 전극에 적용됩니다.
전극 촉매는 반응 속도를 가속화하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, Pt 전극은 반응이 더 쉽게 발생하기 때문에 유리합니다.
과학 연구 기사는 초음파 로 촉진 된 물의 전분해를 사용하여 10 %-25 %의 에너지 절약을보고합니다.

파일럿 및 산업 규모의 수소 생산을 위한 초음파 전기

Hielscher 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 24/7/365 작동을 위해 전체 부하 및 중부하 공정에서 제작됩니다.
강력한 초음파 시스템, 특수 설계된 sonotrodes (프로브), 동시에 전극 및 초음파 파 송신기역할을하고, 전기 분해 반응기, Hielscher 초음파는 전해질 수소 생산에 대한 특정 요구 사항을 충족합니다. UIP 시리즈의 모든 디지털 산업용 초음파(UIP500hdT (500와트), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5kW), UIP2000hdT (2kW), UIP4000hdT (4kW))는 전동 분해 응용 을위한 고성능 초음파 장치입니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
0.02 ~ 5L 0.05 ~ 1L/분 UIP500hdT
0.05 ~ 10L 0.1 ~ 2L / 분 UIP1000hdT
0.07 ~ 15L 0.15 ~ 3L/분 UIP1500hdT
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000hdT

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추가 정보 요청

초음파 프로세서, 응용 프로그램 및 가격에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 당신과 당신의 프로세스를 토론하고 당신에게 당신의 요구 사항을 충족하는 초음파 시스템을 제공 하게되어 기쁩니다!









주의 하시기 바랍니다 개인 정보 정책.


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

Hielscher 초음파는 실험실, 파일럿 및 산업 규모의 응용 프로그램, 분산, 에멀화 및 추출을 위한 고성능 초음파 균질화를 제조합니다.

문학 / 참고 문헌



알만한 가치가있는 사실

수소란?

수소는 심볼 H와 원자번호 1을 가진 화학원소이다. 표준 원자 중량 1.008의 수소화는 주기적인 표에서 가장 가벼운 원소입니다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 화학 물질로, 모든 바요닉 질량의 약 75%를 구성합니다. H2 두 개의 수소 원자가 결합되어 수소 분자가 될 때 형성되는 가스입니다. H2 분자 수소라고도 하며 다원핵 분자입니다. 그것은 두 개의 양성자와 두 개의 전자로 구성됩니다. 중전전을 갖는 분자 수소는 안정적이므로 가장 일반적인 형태의 수소가 있습니다.

산업 규모로 수소가 생산될 때, 증기 개혁 천연 가스는 가장 널리 사용되는 생산 형태입니다. 다른 방법은 물의 전동분해입니다. 대부분의 수소는 화석 연료 처리 시설(예: 하이드로크래킹) 및 암모니아 기반 비료 생산업체 와 같은 후자의 사용 현장 근처에서 생산됩니다.