Эффективное производство водорода с помощью ультразвука

Водород является альтернативным топливом, которое является предпочтительным из-за его экологичности и нулевой выбросов двуокиси углерода. Однако обычное производство водорода не является эффективным для экономичного массового производства. Ультрасонически способствовали электролиз воды и щелочных водных растворов приводит к более высокой урожайности водорода, скорость реакции и скорость преобразования. Ультрасонически вспомогательный электролиз делает производство водорода экономичным и энергоэффективным.
Ультрасонически способствовали электрохимических реакций, таких как электролиз и электрокоагуляция показывают улучшенную скорость реакции, скорость и урожайность.

Эффективное поколение водорода с Sonication

Электролиз воды и водных растворов с целью получения водорода является перспективным процессом для производства чистой энергии. Электролиз воды — это электрохимический процесс, при котором электричество применяется для расщепления воды на два газа, а именно водород (H2) и кислород (O2). Для того, чтобы расщепить H – О – H связей электролиза, электрический ток проходит через воду.
Для электролитической реакции применяется прямая электрическая валюта, чтобы инициировать другую неспонтанную реакцию. Электролиз может генерировать водород высокой чистоты в простом, экологически чистом, экологически чистом процессе с нулевым выбросом CO2, поскольку O2 является единственным побочным продуктом.

Это видео иллюстрирует положительное влияние ультразвука прямого электрода на электрический ток. Он использует ультразвуковой гомогенизатор Hielscher UP100H (100 Вт, 30 кГц) с электрохимическим обновлением и титановым электродом / сонотродом. Электролиз разбавленной серной кислоты производит газообразный водород и газообразный кислород. Ультразвук уменьшает толщину диффузионного слоя на поверхности электрода и улучшает массообмен во время электролиза.

Соно-электрохимия - Иллюстрация влияния ультразвука на периодический электролиз

Миниатюра видео

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковой электрохимический синтез является высокоэффективным методом получения водорода. Соно-электрохимическая обработка способствует расщеплению связей Н-О-Н путем электролиза, через воду пропускается электрический ток.

2x ультразвуковые процессоры модели UIP200hdT с зондами, которые действуют как электроды, т.е. катод и анод. Ультразвуковая вибрация и кавитация способствуют электрохимическому производству водорода.

 
Что касается электролиза воды, расщепление воды на кислород и водород достигается путем прохождения электрического тока через воду.
В чистой воде на отрицательно заряженном катоде происходит реакция восстановления, в которой электроны (e-) с катода отдаются катионам водорода, так что образуется газообразный водород. На положительно заряженном аноде происходит реакция окисления, в результате которой образуется газообразный кислород, отдавая электроны аноду. Это означает, что вода реагирует на аноде с образованием кислорода и положительно заряженных ионов водорода (протонов). Таким образом, завершается следующее уравнение энергетического баланса:
 
+ (aq) 2e → H2 g) (сокращение в катоде)
2O (l) → O2 (г)+ (aq) No 4e (окисление анода)
Общая реакция: 2H2O (l) → 2H2 (g) - O2 (g)
 
Часто щелочная вода используется для электролиза с целью получения водорода. Щелочные соли представляют собой растворимые гидроксиды щелочных металлов и щелочноземельных металлов, типичными примерами которых являются: гидроксид натрия (NaOH, также известный как каустическая сода) и гидроксид калия (KOH, также известный как едкий калий). Для элеткролиза в основном используются концентрации от 20% до 40% каустического раствора.

Соноэлектрохимическое производство водорода на ультразвуковом катоде.

Соноэлектрохимическое производство водорода на ультразвуковом катоде.

 

Это видео иллюстрирует положительное влияние ультразвуковой обработки прямым электродом на электрический ток в электролизерной установке H-Cell. Он использует ультразвуковой гомогенизатор Hielscher UP100H (100 Вт, 30 кГц) с электрохимическим обновлением и титановым электродом / сонотродом. Электролиз разбавленной серной кислоты производит газообразный водород и газообразный кислород. Ультразвук уменьшает толщину диффузионного слоя на поверхности электрода и улучшает массообмен во время электролиза.

Соно-электрохимия - Иллюстрация влияния ультразвука на электролиз H-клеток

Миниатюра видео

 

Ультразвуковой синтез водорода

Когда водородный газ вырабатывается в электролитической реакции, водород синтезируется прямо при потенциале разложения. Поверхность электродов – это область, где образование водорода происходит на молекулярной стадии во время электрохимической реакции. Молекулы водорода нуклеат на поверхности электрода, так что впоследствии пузырьки водородного газа присутствуют вокруг катода. Использование ультразвуковых электродов улучшает активность и температуру и ускоряет рост пузырьков водорода во время электролиза воды. Несколько исследований показали, что ультразвуковое производство водорода повышает урожайность водорода эффективно.

 
Преимущества ультразвука при водородном электролизе

  • Более высокие урожаи водорода
  • Повышение энергоэффективности

как УЗИ приводит к:

  • увеличение массы передачи
  • Ускоренное снижение накопленного неуступления
  • Снижение падения ohmic напряжения
  • Снижение чрезмерной реакции
  • Снижение потенциала разложения
  • Дегазирование воды / водный раствор
  • Очистка электродных катализаторов

 

Ультразвуковое воздействие на электролиз

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.
 
Ультразвуковое воздействие на электроды

  • Удаление отложений с поверхности электрода
  • Активация поверхности электрода
  • Транспортировка электролитов в сторону и от электродов

 

Ультразвуковая очистка и активация поверхностей электродов

Массовый трансфер является одним из важнейших факторов, влияющих на скорость реакции, скорость и урожайность. Во время электролитических реакций реакционный продукт, например, осаждает, накапливается как вокруг, так и непосредственно на поверхностях электродов и замедляет электролитическое преобразование свежего раствора в электрод. Ультрасонически продвигаемые электролитические процессы показывают повышенную передачу массы в объемном растворе и вблизи поверхностей. Ультразвуковая вибрация и кавитация удаляют слои пассивации с поверхностей электродов и держат их таким образом постоянно полностью эффективными. Кроме того, сонификация, как известно, усиливает реакционной реакции путем сонохимических эффектов.

Нижняя ohmic падение напряжения, реакция overpotential, и потенциал разложения

Напряжение, необходимое для возникновения электролиза, известно как потенциал разложения. Ультразвук может снизить необходимый потенциал разложения в процессах электролиза.

Ультразвуковая клетка электролиза

Для водяного электролиза ультразвуковые энергетические ресурсы, электродный зазор и концентрация электролитов являются ключевыми факторами, влияющими на водный электролиз и его эффективность.
Для щелочного электролиза используется электролизная клетка с едким едким раствором обычно 20%-40% KOH или NaOH. Электрическая энергия применяется к двум электродам.
Электродные катализаторы могут быть использованы для ускорения скорости реакции. Например, pt электроды являются благоприятными, как реакция происходит легче.
Научно-исследовательские статьи сообщают о 10%-25% энергосбережения с использованием ультрасонически-пропагандируемого электролиза воды.

Ультразвуковые электролизы для производства водорода в пилотном и промышленном масштабе

Hielscher Ультразвук’ промышленные ультразвуковые процессоры построены для работы 24/7/365 при полной нагрузке и в тяжелых процессах.
Поставляя надежные ультразвуковые системы, специальные разработанные сонотроды (зонды), которые одновременно функционируют как электрод и ультразвуковой волновой передатчик, и электролизные реакторы, Hielscher Ultrasonics удовлетворяет специфическим требованиям к производству электролитического водорода. Все цифровые промышленные ультразвуковые устройства серии UIP (UIP500hdT (500 Вт), UIP1000hdT (1 кВт), UIP1500hdT (1,5 кВт), UIP2000hdT (2 кВт), и UIP4000hdT (4 кВт)) — высокая производительность ультразвуковых агрегатов для применения электролиза.

Ультразвуковой зонд высокопроизводительного ультразвукового аппарата UIP2000hdT функционирует как анод. Благодаря применяемому ультразвуковому полю стимулируется электролиз водорода.

Ультразвуковой зонд UIP2000hdT функции анода. Применяемые ультразвуковые волны усиливают электролитический синтез водорода.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
0от 0,02 до 5L0От 0,05 до 1л/минUIP500hdT
0от 0,05 до 10L0От 0,1 до 2л/минUIP1000hdT
0от 0,07 до 15L0от 0,15 до 3л/минUIP1500hdT
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000hdT

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию об ультразвуковых электродах и соно-электрохимических системах, деталях применения и ценах. Мы будем рады обсудить с вами ваш соно-электрохимический процесс и предложить вам ультразвуковую систему, отвечающую вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.



Полезные сведения

Что такое водород?

Водород является химическим элементом с символом H и атомным номером 1. При стандартном атомном весе 1.008 водород является самым легким элементом в периодической таблице. Водород является наиболее распространенным химическим веществом во Вселенной, составляющим примерно 75% всей барионной массы. H2 – это газ, который образуется, когда два атома водорода объединяются и становятся молекулой водорода. H2 также называется молекулярным водородом и является диатомической, гомоядерной молекулой. Состоит из двух протонов и двух электронов. Имея нейтральный заряд, молекулярный водород стабилен и, таким образом, является наиболее распространенной формой водорода.

Когда водород производится в промышленных масштабах, природный газ парового риформинга является наиболее широко используемой формой производства. Альтернативным методом является электролиз воды. Большая часть водорода производится вблизи места его последнего использования, например, вблизи предприятий по переработке ископаемого топлива (например, гидрокрекинга) и производителей удобрений на основе аммиака.

Литература / Ссылки

Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.