Hielscher Ultrazvočna tehnologija

Učinkovita proizvodnja vodika z ultrazvočno

Vodik je alternativno gorivo, ki je prednostno zaradi prijaznosti do okolja in ničelne emisije ogljikovega dioksida. Vendar konvencionalna proizvodnja vodika ni učinkovita za ekonomijo masovno proizvodnjo. Ultrazvočno promovirana elektroliza vodnih in alkalnih vodnih raztopin ima za rezultat večje donose vodika, hitrost reakcije in hitrost pretvorbe. Ultrazvočno podprta elektroliza naredi proizvodnjo vodika ekonomično in energetsko učinkovito.
Ultrazvočno spodbuja elektrokemične reakcije, kot sta elektroliza in elektrokoagulacija kažejo izboljšano hitrost reakcije, hitrost in donos.

Učinkovita proizvodnja vodika s sonikacijo

Elektroliza vode in vodne raztopine za potrebe proizvodnje vodika je obetaven proces za proizvodnjo čiste energije. Elektroliza vode je elektrokemični proces, kjer se elektrika uporablja za razcep vode na dva plinov, in sicer vodik (H2) in kisika (O2). Da bi se izvlekel H – O – H vezi z elektrolizo, električni tok teče skozi vodo.
Za elektrolitično reakcijo se uporablja neposredna električna valuta (DC) za začetek druge-modre nena spontane reakcije. Elektroliza lahko ustvari vodik visoke čistosti v preprostem okolju prijaznem, zelenem procesu z nič CO2 emisije kot O2 je edini e-produkt.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

2x ultrazvočni procesorji UIP2000hdT s sondami, ki delujejo kot elektrode, to je katoda in anoda. Ultrazvočno polje zaokroži elektrolitično sintezo vodika iz vode ali vodne raztopine.

Glede elektrolize vode se razcep vode na kisik in vodik doseže s prehodom električnega toka skozi vodo.
V čisti vodi na negativno napolnjeni katodi poteka reakcija zmanjšanja, kjer se elektroni (e−) iz katode dajajo vodikovim kacijom, tako da se tvori vodikov plin. Pri pozitivno napolnjeni anodi poteka oksidacialna reakcija, ki ustvarja kisikov plin, hkrati pa daje elektrone anodi. To pomeni, voda reagira na anodi, da tvori kisik in pozitivno napolnjene vodikove ione (protone). Tako je izpolnjena naslednja enačba energetske bilance:

2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (zmanjšanje katode)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oksidacija na anodi)
Skupna reakcija: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)

Pogosto se za elektrolizo uporablja alkalna voda za proizvodnjo vodika. Alkalne soli so topni hidroksidi alkalnih kovin in alkalnih zemeljskih kovin, od katerih so pogosti primeri: natrijev hidroksid (NaOH, znan tudi kot “kavstični soda") in kalijev hidroksid (KOH, znan tudi kot “kavstični kalij"). Za eletkrolizo se uporabljajo predvsem koncentracije 20% do 40% kavstična raztopina.

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

Ultrazvočna sonda UIP2000hdT funkcije kot anoda. Uporabljeni ultrazvočni valovi se še večajo elektrolitično sintezo vodika.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočna sinteza vodika

Ko se vodikov plin proizvaja v elektrolitični reakciji, se vodik sintetizuje prav na potencialu razgradnje. Površina elektrod je območje, kjer nastane nastanek vodika na molekularni stopnji med elektrokemično reakcijo. Molekule vodika jedirajo na površini elektrode, tako da so po katodi prisotni vodikovi plinski mehurčki. Uporaba ultrazvočnih elektrod izboljšuje impedance aktivnosti in impedanco koncentracije ter pospeši dvig vodikovih mehurčkov med elektrolizo vode. Več študij je pokazalo, da ultrazvočna proizvodnja vodika učinkovito povečuje donos vodika.

Prednosti ultrazvočne na vodikovo elektrolizo

  • Višji donosi vodika
  • Izboljšana energetska učinkovitost

kot ultrazvok rezultati:

  • povečana masa prenos
  • Pospešeno zmanjšanje akumulirane impedance
  • Zmanjšan padec ohmične napetosti
  • Zmanjšana prepotentna reakcija
  • Zmanjšan potencial razgradnjenja
  • Odpiranje vode / vodne raztopine
  • Čiščenje elektrodnih katalizovalcev

Ultrazvočni učinki na elektrolizo

Ultrazvočno vzburjena elektroliza je znana tudi kot sono-elektroliza. Različni ultrazvočni dejavniki sonomehanskega in sonokemičnega vpliva na naravo ter spodbujajo elektrokemične reakcije. Ti dejavniki, ki vplivajo na elektrolizo, so rezultati ultrazvočno induciranega kavitacije in vibracij in vključujejo akustično pretakanje, mikro-turbulence, mikrojete, udarne valove in sonokemične učinke. Ultrazvočna / akustična kavitacija se pojavi, ko se ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti spojijo v tekočino. Za pojav kavitacije je značilna rast in kolaps tako imenovanih kavitacijnih mehurčkov. Implozija mehurčkov je označena z zelo intenzivnimi, lokalno pojavljanjem sil. Te sile vključujejo intenzivno lokalno ogrevanje do 5000K, visoke pritiske do 1000 atm ter ogromne stopnje ogrevanja in hlajenje (>100k/sek) in izzovejo edinstveno interakcijo med snovjo in energijo. Na primer, te kavitacialne sile izpogajajo vezi vodika v vodi in olajšajo cepitev vodnih grozdov, zaradi česar se zmanjša poraba energije za elektrolizo.

Ultrazvočni vpliv na elektrode

  • Odstranjevanje nalog z elektrodne površine
  • Aktiviranje površine elektrode
  • Transport elektrolita proti elektrodam in proč od elektrod

Čiščenje in aktiviranje površin

Prenos mase je eden od ključnih dejavnikov, ki vplivajo na hitrost reakcije, hitrost in donos. Med elektrolitičnimi reakcijami se reakcijski produkt, npr. padavine, kopičijo okoli kot tudi neposredno na elektrodnih površinah in pojemajo elektrolitično pretvorbo sveže raztopine v elektrodo. Ultrazvočno promovirani elektrolitični procesi kažejo povečan prenos mase v raztopini raztopine v razsutem stanju in v bližini površin. Ultrazvočne vibracije in kavitacija odstranijo pasivne plasti z elektrodnih površin in jih s tem trajno popolnoma učinkovito. Poleg tega je znano, da sonifikacija krepi reakcijske poti s sonokemičnih učinkov.

Spodnja ohmična napetost padec, reakcija prepotentna in razgradnja potencial

Napetost, potrebna za elektrolizo, je znana kot potencial razkroja. Ultrazvok lahko zmanjša potrebno razgradnjo potencial v elektroliza procesov.

Ultrazvočna elektroliza celica

Za vodno elektrolizo, ultrazvočni vnos energije, elektrode vrzel in koncentracijo elektrolita so ključni dejavniki, ki vplivajo na elektrolizo vode in njeno učinkovitost.
Za alkalno elektrolizo se uporablja elektroliza celica z vodno kavstično raztopino običajno 20%–40% KOH ali NaOH. Električna energija se nanaša na dve elektrodi.
Elektrodni katalizovalci se lahko uporabijo za pospešitev reakcijske hitrosti. Na primer, Pt elektrode so ugodne, saj se reakcija pojavi lažje.
Znanstveni raziskovalni članki poročajo o 10%-25% prihranku energije z uporabo ultrazvočno pospeševanja elektrolize vode.

Ultrazvočni elektrolizerji za proizvodnjo vodika na pilotni in industrijski lestvici

Hielscher Ultrazvočna’ industrijski ultrazvočni predelovalci so zgrajeni za operacijo 24/7/365 pod polno obremenitvijo in v težkih procesih.
Z dobavo robustnih ultrazvočnih sistemov, posebne zasnovane sonotrode (sonde), ki delujejo kot oddajnik elektrod in ultrazvočnih valov hkrati, in elektrolize reaktorji, Hielscher Ultrasonics gosti posebne zahteve za proizvodnjo elektrolitičnih vodikov. Vsi digitalni industrijski ultrasonikatorji serije UIP (UIP500hdT (500 vatov), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), UIP2000hdT (2kW) in UIP4000hdT (4kW)) so visokozmognjene ultrazvočne enote za elektrolizo.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija Volume Pretok Priporočena naprave
0.02 do 5L 0.05 do 1L/min UIP500hdT
0.05 do 10L 0.1 do 2L/min UIP1000hdT
0.07 do 15L 0.15 do 3L/min UIP1500hdT
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100L 2 do 10L / min UIP4000hdT

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


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

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.

Literatura/reference



Dejstva je treba vedeti

Kaj je zdravilo Hydrogen?

Vodik je kemični element s simbolom H in atomskim številom 1. S standardno atomsko težo 1.008 je vodik najlažji element v periodnem tabeli. Vodik je najbolj obilna kemična snov v vesolju, ki predstavlja približno 75% vse barjonske mase. H2 je plin, ki se tvori, ko se dva vodikova atoma povežeta in postaneta molekula vodika. H2 imenujemo tudi molekularni vodik in je diatomska, homonuklearna molekula. Sestavljen je iz dveh protonov in dveh elektronov. Z nevtralnim nabojem je molekularni vodik stabilen in s tem najbolj pogosta oblika vodika.

Ko se vodik proizvaja v industrijskem obsegu, je parna reforma zemeljskega plina najbolj razširjena proizvodna oblika. Alternativna metoda je elektroliza vode. Večina vodika se proizvaja v bližini mesta njegove slednje uporabe, npr.