Hielscher ultrasunete tehnologie

Producția eficientă de hidrogen cu ultrasunete

Hidrogenul este un combustibil alternativ care este de preferat datorită prieteniei sale cu mediul și emisiilor zero de dioxid de carbon. Cu toate acestea, generarea convențională de hidrogen nu este eficientă pentru producția economică de masă. Electroliza promovată cu ultrasunete a soluțiilor de apă și apă alcalină duce la randamente mai mari de hidrogen, rata de reacție și viteza de conversie. Electroliza asistată cu ultrasunete face producția de hidrogen economică și eficientă din punct de vedere energetic.
Ultrasonically promovat reacții electrochimice, ar fi electroliza și electrocoagularea arată îmbunătățit viteza de reacție, rata și randamentele.

Generarea eficientă a hidrogenului cu Sonicare

Electroliza apei și a soluțiilor apoase în scopul generării de hidrogen este un proces promițător pentru producerea de energie curată. Electroliza apei este un proces electrochimic în care energia electrică este aplicată pentru a împărți apa în două gaze, și anume hidrogenul (H2) și oxigen (O2). În scopul de a despica H – O – H se leagă prin electroliză, un curent electric este trecut prin apă.
Pentru reacția electrolitică, se aplică o monedă electrică directă (DC) pentru a iniția o altă reacție non-spontană. Electroliza poate genera hidrogen de înaltă puritate într-un proces simplu, ecologic, verde, cu un nivel de2 emisie ca O2 este singurul produs secundar.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x procesoare cu ultrasunete UIP2000hdT cu sonde, care acționează ca electrozi, adică catod și anod. Câmpul cu ultrasunete intensifică sinteza electrolitică a hidrogenului din apă sau soluții apoase.

În ceea ce privește electroliza apei, divizarea apei în oxigen și hidrogen se realizează prin trecerea unui curent electric prin apă.
În apa pură la catodul încărcat negativ, are loc o reacție de reducere în care electronii (e−) din catod sunt donați cationilor de hidrogen, astfel încât hidrogenul gazos să se formeze. La anod încărcat pozitiv, are loc o reacție de oxidare, care generează oxigen gaz în timp ce dă electroni la anod. Aceasta înseamnă că apa reacționează la anod pentru a forma oxigen și ioni de hidrogen încărcați pozitiv (protoni). Astfel, se completează următoarea ecuație a echilibrului energetic:

2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (reducere la catod)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oxidare la anod)
Reacție generală: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) în cazul în care, în cazul în

Adesea, apa alcalină este folosită pentru electroliză pentru a produce hidrogen. Sărurile alcaline sunt hidroxizi solubili din metale alcaline și metale alcaline de pământ, dintre care exemple comune sunt: hidroxid de sodiu (NaOH, cunoscut și sub numele de “sodă caustică") și hidroxid de potasiu (KOH, de asemenea, cunoscut sub numele de “potasă caustică"). Pentru eletcroliza, se utilizează în principal concentrații de 20% până la 40% soluție caustică.

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

Sonda cu ultrasunete a UIP2000hdT funcționează ca anod. Undele ultrasonice aplicate intensifică sinteza electrolitică a hidrogenului.

Cerere de informatie





Sinteza cu ultrasunete de hidrogen

Când hidrogenul gazos este produs într-o reacție electrolitică, hidrogenul este sintetizat chiar la potențialul de descompunere. Suprafața electrozilor este zona în care formarea hidrogenului are loc în stadiu molecular în timpul reacției electrochimice. Moleculele de hidrogen nucleat la suprafața electrodului, astfel încât, ulterior, bulele de hidrogen gazos sunt prezente în jurul catodului. Utilizarea electrozilor cu ultrasunete îmbunătățește impedanțele de activitate și impedanța concentrației și accelerează creșterea bulelor de hidrogen în timpul electrolizei apei. Mai multe studii au demonstrat că producția de hidrogen cu ultrasunete crește randamentele de hidrogen eficient.

Beneficiile ultrasonics pe electroliza de hidrogen

  • Randamente mai mari de hidrogen
  • Îmbunătățirea eficienței energetice

ca rezultate cu ultrasunete în:

  • a crescut de transfer de masă
  • Reducerea accelerată a impedanței acumulate
  • Scădere redusă a tensiunii ohmice
  • Reacție redusă la suprapotențial
  • Potențial redus de descompunere
  • Degazarea apei / soluție apoasă
  • Curățarea catalizatorilor electrozilor

Efecte cu ultrasunete pe electroliză

Electroliza excitată cu ultrasunete este, de asemenea, cunoscut sub numele de sono-electroliză. Diverși factori cu ultrasunete de influența natura sonomechanical și sonochimice și de a promova reacții electrochimice. Acești factori de electroliză-influențare sunt rezultate ale cavitației și vibrațiilor induse de ultrasunete și includ streaming acustic, micro-turbulență, microjeturi, unde de șoc, precum și efecte sonochimice. Cavitația ultrasonice / acustice apare, atunci când undele cu ultrasunete de mare intensitate sunt cuplate în lichid. Fenomenul cavitației se caracterizează prin creșterea și prăbușirea așa-numitelor bule de cavitație. Implozia bulelor este marcată de forțe super-intense, care apar local. Aceste forțe includ încălzire locală intensă de până la 5000K, presiuni ridicate de până la 1000 atm, și rate enorme de încălzire și răcire (>100k/sec) și provoacă o interacțiune unică între materie și energie. De exemplu, aceste forțe cavitaționale eimpact legături de hidrogen în apă și facilitează divizarea clusterelor de apă, ceea ce duce ulterior la un consum redus de energie pentru electroliză.

Impact cu ultrasunete asupra electrozilor

  • Îndepărtarea depunerilor de pe suprafața electrodului
  • Activarea suprafeței electrodului
  • Transportul electroliților spre și dinspre electrozi

Curățarea și activarea suprafețelor

Transferul în masă este unul dintre factorii cruciali care influențează rata de reacție, viteza, și randamentul. În timpul reacțiilor electrolitice, produsul de reacție, de exemplu precipitat, se acumulează atât în jurul, cât și direct pe suprafețele electrozilor și decelerează conversia electrolitică a soluției proaspete în electrod. Procesele electrolitice promovate cu ultrasunete arată un transfer de masă crescut în soluția în vrac și în apropierea suprafețelor. Vibrațiile cu ultrasunete și cavitația elimină straturile de pasivitate de pe suprafețele electrozilor și le păstrează astfel pe deplin eficiente. În plus, sonificarea este cunoscut pentru a spori căile de reacție prin efecte sonochimice.

Scăderea tensiunii ohmice inferioare, suprapotențială de reacție și potențialul de descompunere

Tensiunea necesară pentru apariția electrolizei este cunoscută sub numele de potențial de descompunere. Ultrasunetele pot reduce potențialul necesar de descompunere în procesele de electroliză.

Celulă de electroliză cu ultrasunete

Pentru electroliza apei, intrare de energie cu ultrasunete, decalajul electrod, și concentrația de electroliți sunt factori cheie care au impact electroliza apei și eficiența acesteia.
Pentru o electroliză alcalină, se utilizează o celulă de electroliză cu o soluție caustică apoasă de obicei 20%–40% KOH sau NaOH. Energia electrică este aplicată la doi electrozi.
Catalizatorii electrozilor pot fi utilizați pentru a accelera viteza de reacție. De exemplu, electrozii Pt sunt favorabili ca reactia apare mai usor.
Articole de cercetare științifică raport 10%-25% de economisire a energiei folosind ultrasonically-promovat electroliza apei.

Electrolizoare cu ultrasunete pentru producția de hidrogen la scară pilot și industrială

Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale sunt construite pentru funcționarea 24/7/365 sub sarcină completă și în procese grele.
Prin furnizarea de sisteme cu ultrasunete robuste, sonotrodes special concepute (sonde), care funcționează ca electrod și transmițător de unde cu ultrasunete, în același timp, și reactoare de electroliză, Hielscher Ultrasonics satisface cerințele specifice pentru producția de hidrogen electrolitice. Toate ultrasonicatoarele industriale digitale din seria UIP (UIP500hdT (500 wați), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW) și UIP4000hdT (4kW)) sunt unități ultrasonice de înaltă performanță pentru aplicații de electroliză.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
0.02 până la 5L 00,05 până la 1L/min UIP500hdT
00,05 până la 10 L 0De la 1 la 2L/min UIP1000hdT
00,07 până la 15 L 00,15 până la 3L/min UIP1500hdT
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Vă rugăm să folosiți formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre procesoare cu ultrasunete, aplicații și preț. Vom fi bucuroși să discutăm procesul cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


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

Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.

Literatură / Referințe



Ce trebuie să știți

Ce este hidrogenul?

Hidrogenul este elementul chimic cu simbolul H și numărul atomic 1. Cu o greutate atomică standard de 1,008, hidrogenul este cel mai ușor element din tabelul periodic. Hidrogenul este cea mai abundentă substanță chimică din univers, reprezentând aproximativ 75% din întreaga masă barionică. H2 este un gaz care se formează atunci când doi atomi de hidrogen se leagă și devin o moleculă de hidrogen. H2 este, de asemenea, numit hidrogen molecular și este o moleculă diatomică, homonucleară. Se compune din doi protoni și doi electroni. Având o sarcină neutră, hidrogenul molecular este stabil și, prin urmare, cea mai comună formă de hidrogen.

Atunci când hidrogenul este produs la scară industrială, aburul care reformează gazul natural este cea mai utilizată formă de producție. O metodă alternativă este electroliza apei. Cea mai mare parte a hidrogenului este produs în apropierea locului ultimei sale utilizări, de exemplu, în apropierea instalațiilor de prelucrare a combustibililor fosili (de exemplu, hidrocracare) și a producătorilor de îngrășăminte pe bază de amoniac.