Efektīva ūdeņraža ražošana ar Ultrasonics

Ūdeņradis ir alternatīva degviela, kas ir vēlama, pateicoties tā draudzīgumam videi un oglekļa dioksīda emisijai. Tomēr tradicionālā ūdeņraža ražošana nav efektīva ekonomiskai masveida ražošanai. Ultraskaņas veicinātā ūdens un sārmainā ūdens šķīdumu elektrolīze nodrošina lielāku ūdeņraža ražu, reakcijas ātrumu un konversijas ātrumu. Ultraskaņas atbalstītā elektrolīze padara ūdeņraža ražošanu ekonomisku un energoefektīvu.
Ultraskaņas veicinātas elektroķīmiskās reakcijas, piemēram, elektrolīze un elektrokoagulācija, parāda uzlabotu reakcijas ātrumu, ātrumu un ražu.

Efektīva ūdeņraža paaudze ar ultraskaņu

Ūdens un ūdens šķīdumu elektrolīze ūdeņraža ražošanai ir daudzsološs process tīras enerģijas ražošanai. Ūdens elektrolīze ir elektroķīmisks process, kurā elektrība tiek izmantota, lai sadalītu ūdeni divās gāzēs, proti, ūdeņradī (H2) un skābeklī (O2). Lai sašķeltu H – O – H saites ar elektrolīzi, elektriskā strāva tiek palaista caur ūdeni.
Elektrolītiskajai reakcijai tiek izmantota tieša elektriskā valūta, lai uzsāktu cita veida ne-spontānu reakciju. Elektrolīze var radīt augstas tīrības ūdeņradi vienkāršā, videi draudzīgā, zaļā procesā ar nulles CO2 emisiju, jo O2 ir vienīgais blakusprodukts.

Šis video ilustrē tiešās elektrodu ultrasonikācijas pozitīvo ietekmi uz elektrisko strāvu. Tas izmanto Hielscher UP100H (100 vati, 30kHz) ultraskaņas homogenizatoru ar elektroķīmijas modernizāciju un titāna elektrodu / sonotrodu. Atšķaidītas sērskābes elektrolīze rada ūdeņraža gāzi un skābekļa gāzi. Ultrasonication samazina difūzijas slāņa biezumu pie elektroda virsmas un uzlabo masas pārnesi elektrolīzes laikā.

Sono-elektroķīmija - ilustrācija par ultrasonics ietekmi uz partijas elektrolīzi

Video sīktēls

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas elektroķīmiskā sintēze ir ļoti efektīva metode ūdeņraža ražošanai. Sono-elektroķīmiskā apstrāde veicina he H - O - H saišu šķelšanos ar elektrolīzes palīdzību, caur ūdeni tiek vadīta elektriskā strāva.

UIP200hdT modeļa 2x ultraskaņas procesori ar zondēm, kas darbojas kā elektrodi, t.i., katods un anods. Ultraskaņas vibrācija un kavitācija veicina elektroķīmisko ūdeņraža ražošanu.

 
Attiecībā uz ūdens elektrolīzi ūdens sadalīšana skābeklī un ūdeņradi tiek panākta, izlaižot elektrisko strāvu caur ūdeni.
Tīrā ūdenī pie negatīvi lādēta katoda notiek reducēšanās reakcija, kur elektroni (e−) no katoda tiek ziedoti ūdeņraža katjoniem, lai veidotos ūdeņraža gāze. Pozitīvi lādētajā anodā notiek oksidācijas reakcija, kas rada skābekļa gāzi, vienlaikus dodot anodam elektronus. Tas nozīmē, ka ūdens reaģē pie anoda, veidojot skābekli un pozitīvi lādētus ūdeņraža jonus (protonus). Tādējādi tiek pabeigts šāds enerģijas bilances vienādojums:
 
2H 2H+ (aq) + 2e (aq) + 2e → H2 g) (samazinājums katodā)
2H 2H2O l → O2 g + 4H+ (aq) + 4e (aq) + 4e (oksidācija anodā)
Kopējā reakcija: 2H2O (l) → 2H2 g) + O2 g) 1998. gada 1
 
Bieži vien elektrolīzei tiek izmantots sārmains ūdens, lai ražotu ūdeņradi. Sārmu sāļi ir sārmu metālu un sārmzemju metālu šķīstošie hidroksīdi, no kuriem bieži piemēri ir: nātrija hidroksīds (NaOH, pazīstams arī kā kaustiskā soda) un kālija hidroksīds (KOH, pazīstams arī kā kaustiskais potašs). Eletcrolīzei galvenokārt tiek izmantotas koncentrācijas no 20% līdz 40% kaustiskā šķīduma.

Sono-elektroķīmiskā ūdeņraža ražošana ultraskaņas katodā.

Sono-elektroķīmiskā ūdeņraža ražošana ultraskaņas katodā.

 

Šis video ilustrē tiešās elektrodu ultrasonikācijas pozitīvo ietekmi uz elektrisko strāvu H-Cell elektrolīzera iestatījumā. Tas izmanto Hielscher UP100H (100 vati, 30kHz) ultraskaņas homogenizatoru ar elektroķīmijas modernizāciju un titāna elektrodu / sonotrodu. Atšķaidītas sērskābes elektrolīze rada ūdeņraža gāzi un skābekļa gāzi. Ultrasonication samazina difūzijas slāņa biezumu pie elektroda virsmas un uzlabo masas pārnesi elektrolīzes laikā.

Sono-elektroķīmija - ilustrācija par ultrasonikācijas ietekmi uz H-šūnu elektrolīzi

Video sīktēls

 

Ūdeņraža ultraskaņas sintēze

Kad ūdeņraža gāze tiek ražota elektrolītiskā reakcijā, ūdeņradi sintezē tieši sadalīšanās potenciālā. Elektrodu virsma ir vieta, kur ūdeņraža veidošanās notiek molekulārā stadijā elektroķīmiskās reakcijas laikā. Ūdeņraža molekulas nucleate pie elektroda virsmas, lai pēc tam ūdeņraža gāzes burbuļi ir klāt ap katodu. Ultraskaņas elektrodu izmantošana uzlabo aktivitātes pretestību un koncentrēšanas pretestību un paātrina ūdeņraža burbuļu pieaugumu ūdens elektrolīzes laikā. Vairāki pētījumi parādīja, ka ultraskaņas ūdeņraža ražošana palielina ūdeņraža ražu efektīvi.

 
Ultraskaņas priekšrocības ūdeņraža elektrolīzes

  • Augstāka ūdeņraža ieguve
  • Uzlabota energoefektivitāte

ultraskaņas rezultātā:

  • palielināts masveida nodošana
  • Paātrināta uzkrāto pretestības samazināšanās
  • Samazināts ohmic sprieguma kritums
  • Samazināta reakcija pārpotenciāla
  • Samazināts sadalīšanās potenciāls
  • Ūdens/ūdens šķīduma degazēšana
  • Elektrodu katalizatoru tīrīšana

 

Ultraskaņas ietekme uz elektrolīzi

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.
 
Ultraskaņas ietekme uz elektrodiem

  • Nogulšņu noņemšana no elektroda virsmas
  • Elektroda virsmas aktivācija
  • Elektrolītu transportēšana uz elektrodiem un prom no tā

 

Elektrodu virsmu ultraskaņas tīrīšana un aktivizēšana

Masas pārnese ir viens no izšķirošajiem faktoriem, kas ietekmē reakcijas ātrumu, ātrumu un ražu. Elektrolītisko reakciju laikā reakcijas produkts, piemēram, nogulsnes, uzkrājas ap elektroda virsmām un iemīlas svaiga šķīduma elektrolītisko pārvēršanu elektrodālē. Ultraskaņas veicinātie elektrolītiskie procesi liecina par palielinātu masas pārnesi lielapjoma šķīdumā un pie virsmām. Ultraskaņas vibrācija un kavitācija noņem caurspīdes slāņus no elektroda virsmām un saglabā tos, tādējādi pastāvīgi pilnībā efektīvi. Turklāt ir zināms, ka sonifikācija uzlabo sonoķīmiskās iedarbības reakcijas ceļus.

Lower Ohmic Voltage Drop, Reaction Overpotential, and Decomposition Potential

Spriegums, kas nepieciešams elektrolīzes iesākšanas ir pazīstams kā sadalīšanās potenciāls. Ultraskaņa var samazināt nepieciešamo sadalīšanās potenciālu elektrolīzes procesos.

Ultraskaņas elektrolīzes šūna

Ūdens elektrolīzei ultraskaņas enerģijas ievade, elektrodu sprauga un elektrolītu koncentrācija ir galvenie faktori, kas ietekmē ūdens elektrolīzi un tās efektivitāti.
Sārmainās elektrolīzes gadījumā tiek izmantota elektrolīzes šūna ar ūdens kodīgu šķīdumu, kas parasti ir 20–40% KOH vai NaOH. Elektriskā enerģija tiek piemērota diviem elektrodiem.
Elektrodu katalizatorus var izmantot, lai paātrinātu reakcijas ātrumu. Piemēram, Pt elektrodi ir labvēlīgi, jo reakcija notiek vieglāk.
Zinātniskās pētniecības raksti ziņo par 10%-25% enerģijas taupīšanu, izmantojot ultrasoniski veicinātu ūdens elektrolīzi.

Ultraskaņas elektrolietu elektrolietu ražošanai izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā

Hielscher Ultraskaņas’ rūpnieciskie ultraskaņas procesori ir būvēti 24/7/365 darbībai pilnas slodzes un lielas noslodzes procesos.
Piegādājot stabilas ultraskaņas sistēmas, īpašas izstrādātas sonotrodes (zondes), kas vienlaikus darbojas kā elektrods un ultraskaņas viļņu raidītājs, un elektrolīzes reaktori, Hielscher Ultrasonics apmierina specifiskās prasības elektrolītiskā ūdeņraža ražošanai. Visi UIP sērijas digitālie rūpnieciskie ultrasonatori (UIP500hdT (500 vati), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW) un UIP4000hdT (4kW)) ir augstas veiktspējas ultraskaņas vienības elektrolīzes lietojumiem.

Augstas veiktspējas ultrasonikatora ultraskaņas zonde UIP2000hdT darbojas kā anoda. Piemērotā ultraskaņas lauka dēļ tiek veicināta ūdeņraža elektrolīze.

UIP2000hdT ultraskaņas zonde darbojas kā anods. Piemērotie ultraskaņas viļņi intensificē ūdeņraža elektrolītisko sintēzi.

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
0.02 līdz 5L 0.05 līdz 1L/min UIP500hdT
0.05 līdz 10L 0.1 līdz 2L/min UIP1000hdT
0.07 līdz 15L 0.15 līdz 3L/min UIP1500hdT
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas elektrodiem un sono-elektroķīmiskajām sistēmām, lietojumprogrammas informāciju un cenām. Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu sono-elektroķīmisko procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.



Fakti ir vērts zināt

Kas ir ūdeņradis?

Ūdeņradis ir ķīmiskais elements ar simbolu H un atomskaitli 1. Ar standarta atomsvaru 1,008, ūdeņradis ir vieglākais elements periodiskajā tabulā. Ūdeņradis ir visumā visvairāk bagātīgā ķīmiskā viela, kas veido aptuveni 75% no visas barionas masas. H2 ir gāze, kas veido, kad divi ūdeņraža atomi savienojas kopā un kļūst par ūdeņraža molekulu. H2 sauc arī molekulāro ūdeņradi un ir diatomika, homonukleāra molekula. Tas sastāv no diviem protoniem un diviem elektroniem. Ņemot neitrālu maksas, molekulārais ūdeņradis ir stabils un tādējādi visizplatītākais ūdeņraža.

Ja ūdeņradis tiek ražots rūpnieciskā mērogā, tvaika riforminga dabasgāze ir visplašāk izmantotais ražošanas veids. Alternatīva metode ir ūdens elektrolīze. Lielākā daļa ūdeņraža tiek ražota netālu no pēdējās izmantošanas vietas, piemēram, netālu no fosilā kurināmā pārstrādes iekārtām (piemēram, hidrokrekinga) un mēslošanas līdzekļu ražotājiem, kuru pamatā ir amonjaks.

Literatūra/atsauces

Mēs priecāsimies apspriest jūsu procesu.

Sazināsimies.