Effizient Waasserstoffproduktioun mat Ultrasonics

Waasserstoff ass en alternativen Brennstoff deen am léifsten ass wéinst senger Ëmweltfrëndlechkeet an Null Kuelendioxidemissioun. Wéi och ëmmer, konventionell Waasserstoffgeneratioun ass net effizient fir wirtschaftlech Masseproduktioun. D'Ultraschall gefërderte Elektrolyse vu Waasser an alkalesche Waasserléisungen ergëtt méi héich Waasserstoffausbezuelen, Reaktiounsquote a Konversioungeschwindegkeet. Ultraschall assistéiert Elektrolyse mécht Waasserstoffproduktioun ekonomesch an energieeffizient.
Ultraschall gefördert elektrochemesch Reaktiounen wéi Elektrolyse an Elektrokoagulatioun weisen verbessert Reaktiounsgeschwindegkeet, Geschwindegkeet an Ausbezuelen.

Effizient Waasserstoff Generatioun mat Sonication

Elektrolyse vu Waasser a wässerleche Léisungen fir den Zweck vun der Waasserstoffgeneratioun ass e verspriechende Prozess fir d'Produktioun vu propperer Energie. D'Elektrolyse vum Waasser ass en elektrochemesche Prozess wou Elektrizitéit applizéiert gëtt fir Waasser an zwee Gase opzedeelen, nämlech Waasserstoff (H2) a Sauerstoff (O2). Fir den H – O – H verbënnt sech duerch Elektrolyse, en elektresche Stroum leeft duerch d'Waasser.
Fir déi elektrolytesch Reaktioun gëtt eng direkt elektresch Währung applizéiert fir eng aner-weise net-spontan Reaktioun ze initiéieren. Elektrolyse kann Waasserstoff mat héijer Rengheet an engem einfachen, ëmweltfrëndlechen, grénge Prozess mat enger Null CO2 Emissioun generéieren well O2 dat eenzegt Nebenprodukt ass.

Dëse Video illustréiert de positiven Afloss vun der direkter Elektroden Ultraschall op den elektresche Stroum. Et benotzt en Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) Ultraschallhomogenisator mat Elektrochemie-Upgrade an enger Titanelektrode / Sonotrode. Elektrolyse vu verdënntem Schwefelsäure produzéiert Waasserstoffgas a Sauerstoffgas. Ultrasonication reduzéiert d'Diffusiounsschichtdicke op der Elektroden Uewerfläch a verbessert d'Masstransfer während der Elektrolyse.

Sono-Electro-Chemistry - Illustratioun vum Afloss vun Ultrasonics op Batch Elektrolyse

Video Thumbnail

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall elektrochemesch Synthese ass eng héich effizient Method fir d'Produktioun vu Waasserstoff. Déi sono-elektrochemesch Behandlung fördert d'Spaltung vun den H - O - H Bindungen duerch Elektrolyse, en elektresche Stroum leeft duerch d'Waasser.

2x Ultraschallprozessoren vum Modell UIP200hdT mat Sonden, déi als Elektroden handelen, also Kathode an Anode. D'Ultraschallvibratioun a Kavitatioun fördert elektrochemesch Waasserstoffproduktioun.

 
Wat d'Elektrolyse vu Waasser ugeet, gëtt d'Splécke vu Waasser a Sauerstoff a Waasserstoff erreecht duerch en elektresche Stroum duerch d'Waasser.
Am pure Waasser bei der negativ gelueden Kathode fënnt eng Reduktiounsreaktioun statt, wou Elektronen (e−) aus der Kathode u Waasserstoffkationen gespent ginn, sou datt Waasserstoffgas entsteet. Op der positiv gelueden Anode fënnt eng Oxidatiounsreaktioun statt, déi Sauerstoffgas generéiert wärend Elektronen un d'Anode ginn. Dëst bedeit datt Waasser op der Anode reagéiert fir Sauerstoff a positiv gelueden Waasserstoffionen (Protonen) ze bilden. Domat ass déi folgend Equatioun vum Energiebalance fäerdeg:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (Reduktioun bei der Kathode)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (Oxidatioun an der Anode)
Allgemeng Reaktioun: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
 
Dacks gëtt alkalescht Waasser fir d'Elektrolyse benotzt fir Waasserstoff ze produzéieren. Alkali Salzer sinn löslech Hydroxide vun Alkalimetaller an alkalesche Äerdmetaller, vun deenen allgemeng Beispiller sinn: Natriumhydroxid (NaOH, och bekannt als kaustesch Soda) a Kaliumhydroxid (KOH, och bekannt als ätzend Kalium). Fir Elektrolyse ginn haaptsächlech Konzentratioune vun 20% bis 40% ätzend Léisung benotzt.

Sono-elektrochemesch Produktioun vu Waasserstoff bei enger Ultraschallkathode.

Sono-elektrochemesch Produktioun vu Waasserstoff bei enger Ultraschallkathode.

 

Dëse Video illustréiert de positiven Afloss vun der direkter Elektroden Ultraschall op den elektresche Stroum an engem H-Cell Elektrolyzer Setup. Et benotzt en Hielscher UP100H (100 Watt, 30kHz) Ultraschallhomogenisator mat Elektrochemie-Upgrade an enger Titanelektrode / Sonotrode. Elektrolyse vu verdënntem Schwefelsäure produzéiert Waasserstoffgas a Sauerstoffgas. Ultrasonication reduzéiert d'Diffusiounsschichtdicke op der Elektroden Uewerfläch a verbessert d'Masstransfer während der Elektrolyse.

Sono-Electro-Chemistry - Illustratioun vum Afloss vun Ultrasonication op H-Zell Elektrolyse

Video Thumbnail

 

Ultraschall Synthese vu Waasserstoff

Wa Waasserstoffgas an enger elektrolytescher Reaktioun produzéiert gëtt, gëtt de Waasserstoff direkt beim Zersetzungspotenzial synthetiséiert. D'Uewerfläch vun Elektroden ass d'Géigend, wou Waasserstoffbildung op molekulärer Bühn wärend der elektrochemescher Reaktioun geschitt. D'Wasserstoffmoleküle nuklearéieren op der Elektrode Uewerfläch, sou datt duerno Waasserstoffgasblosen ronderëm d'Kathode präsent sinn. Mat Ultraschallelektroden verbessert d'Aktivitéitsimpedanzen an d'Konzentratiounsimpedanz a beschleunegt d'Erhéijung vu Waasserstoffblosen während der Waasserelektrolyse. Verschidde Studie weisen datt d'Ultraschall Waasserstoffproduktioun d'Waasserstoff effizient erhéicht.

 
Virdeeler vun Ultrasonics op Waasserstoff Elektrolyse

  • Méi héich Waasserstoffausbezuelen
  • Verbessert Energieeffizienz

wéi Ultraschall Resultater am:

  • masseg Transfertransfer
  • Beschleunegt Reduktioun vun ugesammelt Impedanz
  • Reduzéiert ohmescht Spannungsfall
  • Reduzéiert Reaktioun iwwerpotential
  • Reduzéiert Zersetzungspotenzial
  • Entgasung vu Waasser / wässerlecher Léisung
  • Botzen vun Elektrodekatalysatoren

 

Ultraschall Effekter op Elektrolyse

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.
 
Ultraschall Impakt op d'Elektroden

  • Oflagerunge vun der Elektrode Uewerfläch ewechhuelen
  • Aktivatioun vun der Elektrode Uewerfläch
  • Transport vun Elektrolyte Richtung a fort vun Elektroden

 

Ultraschallreinigung an Aktivatioun vun Elektrodenflächen

Massentransfer ass ee vun den entscheedende Faktoren, déi d'Reaktiounsquote, d'Geschwindegkeet an d'Rendement beaflossen. Wärend elektrolytesche Reaktiounen accumuléiert d'Reaktiounsprodukt, zB Ausfällungen, sech sou wéi direkt op den Elektrodenflächen a bremst d'elektrolytesch Ëmwandlung vu frëscher Léisung op d'Elektrode. Ultraschall gefördert elektrolytesch Prozesser weisen e verstäerkte Massentransfer an der Bulkléisung a bei de Flächen. Ultraschall Vibratioun a Kavitation entfernt Passivatiounsschichten vun den Elektrodenflächen an hält se domat permanent voll effizient. Ausserdeem ass d'Sonifikatioun bekannt fir d'Reaktiounsweeër duerch sonochemesch Effekter ze verbesseren.

Ënneschten Ohmesche Spannungsfall, Reaktioun Iwwerpotential an Zersetzungspotenzial

D'Spannung déi fir d'Elektrolyse erfuerderlech ass ass bekannt als Zersetzungspotenzial. Ultraschall kann den néidegen Zersetzungspotenzial bei Elektrolyseprozesser senken.

Ultraschall Elektrolyse Zell

Fir Waasserelektrolyse, Ultraschallenergieinput, Elektrodespalt, an Elektrolytkonzentratioun si Schlësselfaktoren déi d'Waasserelektrolyse a seng Effizienz beaflossen.
Fir eng alkalesch Elektrolyse gëtt eng Elektrolysezell mat enger wässerger ätzender Léisung vun normalerweis 20% –40% KOH oder NaOH benotzt. Elektresch Energie gëtt op zwou Elektroden applizéiert.
Elektrode Katalysatoren kënne benotzt ginn fir d'Reaktiounsgeschwindegkeet ze beschleunegen. Zum Beispill, Pt Elektroden si favorabel well d'Reaktioun méi einfach geschitt.
Wëssenschaftlech Fuerschungsartikele mellen 10% -25% Energie spueren mat der ultrasonesch gefërderter Elektrolyse vu Waasser.

Ultraschall Elektrolyséierer fir Waasserstoffproduktioun op Pilot an Industrie Skala

Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallveraarbechter gi fir d'24/7/365 Operatioun ënner voller Belaaschtung a bei schwéiere Prozesser gebaut.
Duerch Versuergung vu robuste Ultraschallsystemer, speziell entwéckelt Sonotroden (Sonden), déi als Elektrode an Ultraschallwelle Sender zur selwechter Zäit funktionnéieren, an Elektrolysreaktoren, Hielscher Ultrasonics erfëllt déi spezifesch Ufuerderunge fir elektrolytesch Waasserstoffproduktioun. All digital industriell Ultraschaller vun der UIP Serie (UIP500hdT (500 Watt), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW), an UIP4000hdT (4kW)) sinn performant Ultraschall-Eenheete fir Elektrolyse-Uwendungen.

D'Ultraschallsonde vum High-Performance Ultrasonicator UIP2000hdT funktionnéiert als Anode. Wéinst dem applizéierten Ultraschallfeld gëtt d'Elektrolyse vu Waasserstoff gefördert.

Ultraschallsonde vun der UIP2000hdT funktionéiert als Anode. Déi applizéiert Ultraschallwellen verstäerken d'elektrolytesch Synthese vu Waasserstoff.

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
0.02 bis 5L 0.05 bis 1L / min UIP500hdT
0.05 bis 10L 0.1 bis 2L / min UIP1000hdT
0.07 bis 15L 0.15 bis 3L / min UIP1500hdT
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

Benotzt w.e.g. de Formulaire hei ënnen fir zousätzlech Informatioun iwwer Ultraschallelektroden a sono-elektrochemesch Systemer, Uwendungsdetailer a Präisser ze froen. Mir wäerte frou sinn Äre sono-elektrochemesche Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultraschallsystem ze bidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










Ultrasonic High-Shear Homogenisatoren ginn am Labo, Bench-Top, Pilot an Industrieveraarbechtung benotzt.

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.



Fakten Wësse wat weess

Wat ass Waasserstoff?

Waasserstoff ass dat chemescht Element mam Symbol H an der Atomnummer 1. Mat engem Standard atomescht Gewiicht vun 1.008 ass Waasserstoff dat liichsten Element an der Periodescher Tabell. Waasserstoff ass déi reichst chemesch Substanz am Universum, a mécht ongeféier 75% vun der ganzer baryonescher Mass aus. H2 ass e Gas deen entsteet wann zwee Waasserstoffatomer sech bannen a sech zu engem Waasserstoffmolekül ginn. H2 gëtt och molekular Waasserstoff genannt an ass eng diatomesch, homonuklear Molekül. Et besteet aus zwee Protonen an zwee Elektronen. Eng neutral Ladung hunn, molekulare Waasserstoff ass stabil an domat déi heefegst Form vu Waasserstoff.

Wann Waasserstoff op industrieller Skala produzéiert gëtt, ass Dampreforméierend Äerdgas déi meescht benotzt Produktiounsform. Eng alternativ Method ass d'Elektrolyse vum Waasser. Déi meescht Waasserstoff gëtt an der Géigend vu senger leschter Notzung produzéiert, zB bei fossille Brennstoffveraarbechtungsanlagen (zB Hydrocracking) an Ammoniak-baséiert Düngerproduzenten.

Literatur / Referenzen

Mir wäerte frou Äre Prozess ze diskutéieren.

Loosst eis a Kontakt kommen.