Hielscher Ultrazvukové technológie

Efektívna výroba vodíka s ultrazvukom

Vodík je alternatívne palivo, ktoré je vhodnejšie vzhľadom na jeho šetrnosť k životnému prostrediu a nulové emisie oxidu uhličitého. Konvenčná výroba vodíka však nie je efektívna pre úspornú masovú výrobu. Ultrazvukom podporovaná elektrolýza roztokov vody a alkalickej vody má za následok vyššie výnosy vodíka, reakčný pomer a rýchlosť konverzie. Ultrazvukom asistovaná elektrolýza robí výrobu vodíka úspornú a energeticky úspornú.
Ultrazvukom podporované elektrochemické reakcie, ako je elektrolýza a elektrokoagulácia ukazujú lepšiu rýchlosť reakcie, rýchlosť a výnosy.

Efektívna výroba vodíka so sonikáciou

Elektrolýza vody a vodných roztokov na účely výroby vodíka je sľubným procesom výroby čistej energie. Elektrolýza vody je elektrochemický proces, pri ktorom sa elektrina aplikuje na delenie vody na dva plyny, a to vodík (H2) a kyslíka (O2). S cieľom štiepiť H – O – H väzby elektrolýzou, elektrický prúd je spustený cez vodu.
Pre elektrolytickú reakciu sa aplikuje priama elektrická mena (DC) na začatie inej nesautvoľnej reakcie. Elektrolýza môže generovať vodík vysokej čistoty v jednoduchom, ekologicky šetrnom zelenom procese s nulovým CO2 emisie ako O2 je jediným produktom.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ultrazvukové procesory UIP2000hdT so sondami, ktoré pôsobia ako elektródy, t. j. katóda a anóda. Ultrazvukové pole zintenzívňuje elektrolytickú syntézu vodíka z vody alebo vodných roztokov.

Pokiaľ ide o elektrolýzu vody, rozdelenie vody na kyslík a vodík sa dosiahne prechodom elektrického prúdu cez vodu.
V čistej vode na negatívne nabitej katóde prebieha redukčná reakcia, pri ktorej sa elektróny (e−) z katódy darujú na vodíkové katódy tak, aby sa formoval vodíkový plyn. Pri pozitívne nabitej anóde prebieha oxidačná reakcia, ktorá vytvára kyslíkový plyn a zároveň dáva elektróny anóde. To znamená, že voda reaguje na anódu a tvorí kyslík a pozitívne nabité vodíkové ióny (protóny). Tým sa dokončí táto rovnica energetickej bilancie:

2H+ aq) + 2e → H2 g) (redukcia katódy)
2H2O (l) → O2 g) + 4H+ (aq) + 4e (oxidácia na anóde)
Celková reakcia: 2H2O l) → 2H2 g) + O2 1 písm.

Často sa alkalická voda používa na elektrolýzu na výrobu vodíka. Alkalické soli sú rozpustné hydroxidy alkalických kovov a alkalických zemín kovov, z ktorých bežnými príkladmi sú: hydroxid sodný (NaOH, tiež známy ako “žieravé sóda") a hydroxid draselný (KOH, tiež známy ako “žieravé potaše"). Na eletrolýzu sa používajú hlavne koncentrácie 20% až 40% žieravé riešenie.

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

Ultrazvuková sonda UIP2000hdT funguje ako anóda. Aplikované ultrazvukové vlny zintenzívňujú elektrolytickú syntézu vodíka.

Žiadosť o informácie





Ultrazvuková syntéza vodíka

Keď sa vodíkový plyn vyrába v elektrolytickej reakcii, vodík sa syntetizuje priamo v potenciáli rozkladu. Povrch elektród je oblasť, kde sa tvorba vodíka vyskytuje na molekulárnom javisku počas elektrochemickej reakcie. Molekuly vodíka nukleát na povrchu elektródy, takže následne vodíkový plyn bubliny sú prítomné okolo katódy. Použitie ultrazvukových elektród zlepšuje impedanciu aktivity a impedanciu koncentrácie a urýchľuje rast vodíkových bublín počas elektrolýzy vody. Niekoľko štúdií ukázalo, že ultrazvukový vodík výroba zvyšuje výnosy vodíka efektívne.

Výhody ultrazvukom na elektrolýzu vodíka

  • Vyššie výnosy vodíka
  • Zlepšená energetická účinnosť

ako ultrazvuk vedie k:

  • zvýšený prenos hmoty
  • Zrýchlené zníženie akumulovanej impedancie
  • Znížený pokles ohmic napätia
  • Znížená reakcia nadpotenciál
  • Znížený potenciál rozkladu
  • Odplynenie vody / vodný roztok
  • Čistenie elektródových katalyzátorov

Ultrazvukové účinky na elektrolýzu

Ultrazvukom vzrušená elektrolýza je tiež známa ako sono-elektrolýza. Rôzne ultrazvukové faktory sonomechanickej a sonochemickej povahy ovplyvňujú a podporujú elektrochemické reakcie. Tieto elektrolýzy-ovplyvňujúce faktory sú výsledkom ultrazvuk-indukovanej kavitácie a vibrácie a zahŕňajú akustické streaming, mikro-turbulencie, mikrojety, rázové vlny, rovnako ako sonochemické účinky. Ultrazvukové / akustické kavitácie dochádza, keď high-intenzita ultrazvukové vlny sú spojené do kvapaliny. Fenomén kavitácie sa vyznačuje rastom a kolapsom takzvaných kavitačných bublín. Bublina implózia je poznačená super-intenzívne, lokálne sa vyskytujúce sily. Tieto sily zahŕňajú intenzívne lokálne vykurovanie až do 5000K, vysoký tlak až 1000 atm a obrovskú mieru vykurovania a chladenia (>100k/s) a vyvolávajú jedinečnú interakciu medzi hmotou a energiou. Napríklad tieto kavitačné sily eimpact vodíkové väzby vo vode a uľahčiť rozdelenie vodných zhlukov, čo následne vedie k zníženej spotrebe energie pre elektrolýzu.

Ultrazvukový vplyv na elektródy

  • Odstránenie usadenín z povrchu elektródy
  • Aktivácia povrchu elektródy
  • Preprava elektrolytov smerom k elektródám a mimo nich

Čistenie a aktivácia povrchov

Hromadný prenos je jedným z kľúčových faktorov ovplyvňujúcich rýchlosť reakcie, rýchlosť a výnos. Počas elektrolytických reakcií sa reakčný produkt, napr. Ultrazvukom podporované elektrolytické procesy ukazujú zvýšený prenos hmoty vo veľkom roztoku a v blízkosti povrchov. Ultrazvukové vibrácie a kavitácia odstraňuje pasivačné vrstvy z povrchov elektródy a udržuje ich tak trvalo plne účinné. Okrem toho je známe, že sonifikácia zvyšuje reakčné dráhy sonochemickými účinkami.

Pokles napätia v dolnej časti Ohmiemu, reakčný overpotential a potenciál rozkladu

Napätie potrebné na elektrolýzu je známe ako potenciál rozkladu. Ultrazvuk môže znížiť potrebný potenciál rozkladu v elektrolýzach.

Ultrazvukový elektrolýza bunky

Pre elektrolýzu vody, ultrazvukový príkon energie, elektródová medzera a koncentrácia elektrolytov sú kľúčovými faktormi, ktoré ovplyvňujú elektrolýzu vody a jej účinnosť.
Na alkalickú elektrolýzu sa používa elektrolýza s vodnou žieravou roztokom zvyčajne 20% – 40% KOH alebo NaOH. Elektrická energia sa aplikuje na dve elektródy.
Elektródové katalyzátory môžu byť použité na urýchlenie reakčnej rýchlosti. Napríklad Pt elektródy sú priaznivé, pretože reakcia sa vyskytuje ľahšie.
Vedecký výskum články správa 10%-25% úspory energie pomocou ultrazvukom-podporoval elektrolýzu vody.

Ultrazvukové elektrolyzéry na výrobu vodíka v pilotnom a priemyselnom meradle

Hielscher Ultrazvuk’ priemyselné ultrazvukové procesory sú postavené pre prevádzku 24/7/365 pri plnom zaťažení a v ťažkých procesoch.
Tým, že dodáva robustné ultrazvukové systémy, špeciálne navrhnuté sonotródy (sondy), ktoré fungujú ako elektróda a ultrazvukový vysielač vĺn v rovnakom čase, a elektrolýza reaktory, Hielscher Ultrazvukové zabezpečuje špecifické požiadavky na výrobu elektrolytického vodíka. Všetky digitálne priemyselné ultrazvukom série UIP (UIP500hdT (500 W), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW) a UIP4000hdT (4kW)) sú vysokovýkonné ultrazvukové jednotky pre aplikácie elektrolýzy.
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
0.02 až 5L 0.05 až 1L/min. UIP500hdT
0.05 až 10L 0.1 až 2L/min. UIP1000hdT
0.07 až 15L 0.15 až 3L/min. UIP1500hdT
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


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

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.

Literatúra/referencie



Fakty stojí za to vedieť

Čo je vodík?

Vodík je chemický prvok so symbolom H a atómovým číslom 1. Pri štandardnej atómovej hmotnosti 1,008 je vodík najľahším prvkom v periodickej tabuľke. Vodík je najhojnejšou chemickou látkou vo vesmíre, ktorá tvorí približne 75% všetkej baryónovej hmoty. H2 je plyn, ktorý sa tvorí, keď sa dva atómy vodíka spoja a stanú sa molekulou vodíka. H2 sa tiež nazýva molekulárny vodík a je diatomická, homonukleárna molekula. Skladá sa z dvoch protónov a dvoch elektrónov. S neutrálnym nábojom je molekulárny vodík stabilný, a tým aj najčastejšou formou vodíka.

Keď sa vodík vyrába v priemyselnom meradle, para reformujúca zemný plyn je najpoužívanejšou výrobnou formou. Alternatívnou metódou je elektrolýza vody. Väčšina vodíka sa vyrába v blízkosti miesta jeho použitia, napr.