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 kisik (O2). Da bi se izvlekel H – O – H vezi z elektrolizo, električni tok teče skozi vodo.
Za elektrolitično reakcijo se uporablja neposredna električna valuta za začetek druge-modre nena spontane reakcije. Elektroliza lahko ustvari vodik visoke čistosti v preprostem okolju prijaznem, zelenem procesu z ničelno emisijo CO2, saj je O2 edini skod proizvod.

Ta video prikazuje pozitiven vpliv direktne elektrode ultrasonication na električni tok. Uporablja Hielscher UP100H (100 W, 30kHz) ultrazvočni homogenizator z elektro-kemijo-nadgradnjo in titansko elektrodo/sonotrodo. Elektroliza razredčene žveplove kisline proizvaja vodikov plin in kisikov plin. Ultrasonication zmanjšuje debelino difuzijskih plasti na površini elektrode in izboljša prenos mase med elektrolizo.

Sono-elektro-kemija - Ilustracija vpliva ultrazvočnosti na batch elektrolizo

Video sličica

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočna elektrokemična sinteza je zelo učinkovita metoda za proizvodnjo vodika. Sono-elektrokemična obdelava spodbuja dekolte he H – O – H vezi z elektrolizo, električni tok teče skozi vodo.

2x ultrazvočni procesorji modela UIP200hdT s sondami, ki delujejo kot elektrode, to je katoda in anoda. Ultrazvočna vibracija in kavitacija spodbuja proizvodnjo elektrokemičnega vodika.

 
Glede elektrolize vode se razcep vode na kisik in vodik doseže s prehodom električnega toka skozi vodo.
V čisti vodi na negativno nabiti katodi pride do redukcijske reakcije, kjer se elektroni (e-) iz katode podarijo vodikovim kationom, tako da nastane vodikov plin. Pri pozitivno nabiti anodi pride do oksidacijske reakcije, ki generira kisikov plin, medtem ko daje elektrone anodi. To pomeni, da voda reagira na anodi, da tvori kisik in pozitivno nabite vodikove ione (protone). S tem se zaključi 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 kavstična soda) in kalijev hidroksid (KOH, znan tudi kot kavstičen kalijev). Za eletkrolizo se uporabljajo predvsem koncentracije 20% do 40% kavstična raztopina.

Sonoelektrokemična proizvodnja vodika na ultrazvočni katodi.

Sonoelektrokemična proizvodnja vodika na ultrazvočni katodi.

 

Ta video prikazuje pozitiven vpliv neposredne elektrode ultrasonication na električni tok v H-Cell elektrolizer nastavitev. Uporablja Hielscher UP100H (100 W, 30kHz) ultrazvočni homogenizator z elektro-kemijo-nadgradnjo in titansko elektrodo/sonotrodo. Elektroliza razredčene žveplove kisline proizvaja vodikov plin in kisikov plin. Ultrasonication zmanjšuje debelino difuzijskih plasti na površini elektrode in izboljša prenos mase med elektrolizo.

Sono-elektro-kemija - Ilustracija vpliva ultrasonikacije na elektrolizo H-celic

Video sličica

 

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

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.
 
Ultrazvočni vpliv na elektrode

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

 

Ultrazvočno čiščenje in aktivacija elektrodnih 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.

Ultrazvočna sonda visoko zmogljivi ultrazvočni uIP2000hdT deluje kot anoda. Zaradi uporabljenega ultrazvočnega polja se spodbuja elektroliza vodika.

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

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 zahtevate dodatne informacije o ultrazvočnih elektrodah in sono-elektrokemičnih sistemih, podrobnosti o aplikaciji in oblikovanju cen. Z veseljem bomo z vami razpravljali o vašem sono-elektrokemnem procesu in vam ponudili ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočni visoko striže homogenizatorji se uporabljajo v laboratorij, klop-top, pilot in industrijske predelave.

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



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 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 zemeljski plin, ki reformira paro, najbolj razširjena proizvodna oblika. Druga metoda je elektroliza vode. Večina vodika se proizvede blizu mesta njegove uporabe, npr. v bližini obratov za predelavo fosilnih goriv (npr. hidrokreking) in proizvajalcev gnojil na osnovi amoniaka.

Literatura/reference

Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu.

Pojdiva v stik.