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 hidrogenului 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 oxigenul (O2). Pentru a lipi H – O – H se leagă prin electroliză, un curent electric este trecut prin apă.
Pentru reacția electrolitică, se aplică o monedă electrică directă pentru a iniția o reacție non-spontană înțeleaptă. Electroliza poate genera hidrogen de înaltă puritate într-un proces simplu, ecologic, verde, cu o emisie zero de CO2, deoarece O2 este singurul produs secundar.

Acest videoclip ilustrează influența pozitivă a ultrasonication electrod direct asupra curentului electric. Acesta utilizează un Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) omogenizator cu ultrasunete cu electro-chimie-upgrade și un electrod de titan / sonotrode. Electroliza acidului sulfuric diluat produce hidrogen gazos și gaz de oxigen. Ultrasonication reduce grosimea stratului de difuzie la suprafața electrodului și îmbunătățește transferul de masă în timpul electrolizei.

Sono-Electro-Chimie - Ilustrație a influenței ultrasonics pe lot electroliză

Miniatură video

Cerere de informatie





Sinteza electrochimică cu ultrasunete este o metodă extrem de eficientă pentru producerea de hidrogen. Tratamentul sono-electrochimic promovează scindarea legăturilor H – O – H prin electroliză, un curent electric este rulat prin apă.

2x procesoare cu ultrasunete ale modelului UIP200hdT cu sonde, care acționează ca electrozi, adică catod și anod. Vibrațiile cu ultrasunete și cavitația promovează producția de hidrogen electrochimic.

 
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 se formează hidrogen gazos. La anodul încărcat pozitiv, are loc o reacție de oxidare, care generează oxigen gazos în timp ce dă electroni anodului. Aceasta înseamnă că apa reacționează la anod pentru a forma oxigen și ioni de hidrogen încărcați pozitiv (protoni). Astfel, următoarea ecuație a bilanțului energetic este finalizată:
 
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 utilizată pentru electroliză pentru a produce hidrogen. Sărurile alcaline sunt hidroxizi solubili ai metalelor alcaline și ai metalelor alcaline de pământ, dintre care exemple comune sunt: Hidroxidul de sodiu (NaOH, cunoscut și sub numele de sodă caustică) și hidroxidul de potasiu (KOH, cunoscut și sub numele de potasă caustică). Pentru eletcroliză, se utilizează în principal concentrații de 20% până la 40% soluție caustică.

Producția sono-electrochimică de hidrogen la un catod cu ultrasunete.

Producția sono-electrochimică de hidrogen la un catod cu ultrasunete.

 

Acest video ilustrează influența pozitivă a ultrasonication electrod direct asupra curentului electric într-o configurație electrolizor H-Cell. Acesta utilizează un Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) omogenizator cu ultrasunete cu electro-chimie-upgrade și un electrod de titan / sonotrode. Electroliza acidului sulfuric diluat produce hidrogen gazos și gaz de oxigen. Ultrasonication reduce grosimea stratului de difuzie la suprafața electrodului și îmbunătățește transferul de masă în timpul electrolizei.

Sono-Electro-Chimie - Ilustrație a influenței ultrasonication pe H-Cell Electroliza

Miniatură video

 

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

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.
 
Impact cu ultrasunete asupra electrozilor

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

 

Curățarea cu ultrasunete și activarea suprafețelor electrozilor

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.

Sonda cu ultrasunete a ultrasonicator de înaltă performanță UIP2000hdT funcționează ca anod. Datorită câmpului cu ultrasunete aplicat, se promovează electroliza hidrogenului.

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

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 utilizați formularul de mai jos pentru a solicita informații suplimentare despre electrozi cu ultrasunete și sisteme sono-electrochimice, detalii de aplicare și de stabilire a prețurilor. Vom fi bucuroși să discutăm procesul sono-electrochimic cu tine și să vă oferim un sistem cu ultrasunete care îndeplinește cerințele dumneavoastră!









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă forfecare sunt utilizate în laborator, banc-top, pilot și prelucrare industrială.

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



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, gazul natural de reformare cu abur este cea mai utilizată formă de producție. O metodă alternativă este electroliza apei. Cea mai mare parte a hidrogenului este produsă în apropierea locului de utilizare din urmă, de exemplu, în apropierea instalațiilor de procesare a combustibililor fosili (de exemplu, hidrocracare) și a producătorilor de îngrășăminte pe bază de amoniac.

Literatură / Referințe

Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.