Prodhimi efikas i hidrogjenit me ultrasonikë

Hidrogjeni është një lëndë djegëse alternative që preferohet për shkak të mirëdashësisë mjedisore dhe emisionit zero të dioksidit të karbonit. Sidoqoftë, gjenerimi konvencional i hidrogjenit nuk është efikas për prodhimin në masë ekonomike. Elektroliza e promovuar në mënyrë ultrasonike e ujit dhe solucioneve alkaline të ujit rezulton në rendimente më të larta hidrogjeni, shpejtësi reagimi dhe shpejtësi konvertimi. Elektroliza me ndihmë ultrasonike e bën prodhimin e hidrogjenit ekonomik dhe efikas të energjisë.
Reaksionet elektrokimike të promovuara në mënyrë ultrasonike si elektroliza dhe elektrokoagulimi tregojnë përmirësimin e shpejtësisë, shpejtësisë dhe rendimenteve të reagimit.

Gjenerimi i efektshëm i hidrogjenit me sonifikim

Elektroliza e ujit dhe e solucioneve ujore me qëllim të gjenerimit të hidrogjenit është një proces premtues për prodhimin e energjisë së pastër. Elektroliza e ujit është një proces elektrokimik ku energjia elektrike aplikohet për të ndarë ujin në dy gaze, përkatësisht hidrogjen (H2) dhe oksigjen (O2). Për të çarë H – O – Lidhjet H me anë të elektrolizës, një rrymë elektrike kalon nëpër ujë.
Për reaksionin elektrolitik, aplikohet një monedhë elektrike direkte për të inicuar një reaksion jo spontan ndryshe. Elektroliza mund të gjenerojë hidrogjen me pastërti të lartë në një proces të thjeshtë, miqësor ndaj mjedisit, të gjelbër me një emetim zero CO2 pasi O2 është i vetmi nënprodukt.

Kjo video ilustron ndikimin pozitiv të ultrazërit të elektrodës direkte në rrymën elektrike. Ai përdor një homogjenizues tejzanor Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) me përmirësim elektrokimik dhe një elektrodë/sonotrode titani. Elektroliza e acidit sulfurik të holluar prodhon gaz hidrogjen dhe gaz oksigjen. Ultratingulli zvogëlon trashësinë e shtresës së difuzionit në sipërfaqen e elektrodës dhe përmirëson transferimin e masës gjatë elektrolizës.

Sono-Electro-Chemistry - Ilustrim i ndikimit të ultrazërit në elektrolizën e grupit

Miniatura e videos

Kërkesë informacioni





Sinteza elektrokimike tejzanor është një metodë shumë efikase për prodhimin e hidrogjenit. Trajtimi sono-elektrokimik promovon ndarjen e lidhjeve H – O – H me elektrolizë, një rrymë elektrike kalon nëpër ujë.

2x procesorë tejzanor të modelit UIP200hdT me sonda, që veprojnë si elektroda, pra katodë dhe anodë. Dridhja me ultratinguj dhe kavitacioni nxit prodhimin elektrokimik të hidrogjenit.

 
Lidhur me elektrolizën e ujit, ndarja e ujit në oksigjen dhe hidrogjen arrihet duke kaluar një rrymë elektrike përmes ujit.
Në ujin e pastër në katodën e ngarkuar negativisht, ndodh një reaksion reduktimi ku elektronet (e−) nga katoda u dhurohen kationeve të hidrogjenit në mënyrë që të formohet gazi hidrogjen. Në anodën e ngarkuar pozitivisht, ndodh një reaksion oksidimi, i cili gjeneron gaz oksigjen ndërsa i jep elektrone anodës. Kjo do të thotë, uji reagon në anodë për të formuar oksigjen dhe jone hidrogjeni të ngarkuar pozitivisht (protone). Kështu plotësohet ekuacioni i mëposhtëm i bilancit të energjisë:
 
2H+ (aq) + 2e . H2 (g) (zvogëlimi në katodë)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oksidimi në anodë)
Reagimi i përgjithshëm: 2H2O (l) H 2H2 (g) + O2 (g)
 
Shpesh, uji alkalik përdoret për elektrolizë për të prodhuar hidrogjen. Kripërat e alkalit janë hidrokside të tretshme të metaleve alkaline dhe metaleve alkaline tokësore, shembuj të zakonshëm të të cilave janë: Hidroksidi i natriumit (NaOH, i njohur gjithashtu si sode kaustike) dhe hidroksidi i kaliumit (KOH, i njohur gjithashtu si potas kaustik). Për eletkrolizën përdoren kryesisht përqendrime prej 20% deri në 40% tretësirë kaustike.

Prodhimi sono-elektrokimik i hidrogjenit në një katodë tejzanor.

Prodhimi sono-elektrokimik i hidrogjenit në një katodë tejzanor.

 

Kjo video ilustron ndikimin pozitiv të ultrazërit të elektrodës direkte në rrymën elektrike në një instalim elektrolizuesi me qeliza H. Ai përdor një homogjenizues tejzanor Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) me përmirësim elektrokimik dhe një elektrodë/sonotrode titani. Elektroliza e acidit sulfurik të holluar prodhon gaz hidrogjen dhe gaz oksigjen. Ultratingulli zvogëlon trashësinë e shtresës së difuzionit në sipërfaqen e elektrodës dhe përmirëson transferimin e masës gjatë elektrolizës.

Sono-Elektro-Kimi - ilustrim i ndikimit të ultrazërit në elektrolizën e qelizave H

Miniatura e videos

 

Sinteza tejzanor e hidrogjenit

Kur gazi i hidrogjenit prodhohet në një reaksion elektrolitik, hidrogjeni sintetizohet mu në potencialin e dekompozimit. Sipërfaqja e elektrodave është zona, ku formimi i hidrogjenit ndodh në fazën molekulare gjatë reaksionit elektrokimik. Molekulat e hidrogjenit nukleojnë në sipërfaqen e elektrodës, kështu që më pas flluskat e gazit të hidrogjenit janë të pranishme rreth katodës. Përdorimi i elektrodave tejzanor përmirëson impedancat e aktivitetit dhe rezistencën e përqendrimit dhe përshpejton ngritjen e flluskave të hidrogjenit gjatë elektrolizës së ujit. Disa studime demonstruan se prodhimi tejzanor i hidrogjenit rrit rendimentet e hidrogjenit në mënyrë efikase.

 
Përfitimet e ultrasonikës në elektrolizën e hidrogjenit

  • Rendimente më të larta të hidrogjenit
  • Përmirësimi i efikasitetit të energjisë

pasi rezulton ultrazëri në:

  • rritjen e transferimit masiv
  • Reduktimi i përshpejtuar i rezistencës së plotë të akumuluar
  • Ulje e zvogëluar e tensionit ohmik
  • Reagimi i zvogëluar i tepërt potencial
  • Potenciali i zbërthimit të zvogëluar
  • Degazimi i ujit / tretësirës ujore
  • Pastrimi i katalizatorëve të elektrodave

 

Efektet tejzanor në elektrolizë

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.
 
Ndikimi tejzanor në elektrodat

  • Heqja e depozitave nga sipërfaqja e elektrodës
  • Aktivizimi i sipërfaqes së elektrodës
  • Transporti i elektroliteve drejt dhe larg elektrodave

 

Pastrimi dhe aktivizimi me ultratinguj i sipërfaqeve të elektrodës

Transferimi i masës është një nga faktorët thelbësorë që ndikon në shpejtësinë e reagimit, shpejtësinë dhe rendimentin. Gjatë reaksioneve elektrolitike, produkti i reaksionit, p.sh. precipiton, grumbullohet rreth, si dhe direkt në sipërfaqet e elektrodës dhe ngadalëson shndërrimin elektrolitik të tretësirës së freskët në elektrodë. Proceset elektrolitike të promovuara në mënyrë ultrasonike tregojnë një transferim të shtuar të masës në solucionin pjesa më e madhe dhe afër sipërfaqeve. Vibrimi tejzanor dhe kavitacioni heq shtresat e pasivizimit nga sipërfaqet e elektrodës dhe i mban ato në mënyrë të përhershme plotësisht efikase. Për më tepër, sonifikimi është i njohur për të rritur rrugët e reagimit nga efektet sonokimike.

Rënia e tensionit të ulët Ohmik, Potenciali i tepërt i reagimit dhe dekompozimi

Tensioni i nevojshëm për të ndodhur elektroliza njihet si potencial i dekompozimit. Ekografia mund të ulë potencialin e nevojshëm të dekompozimit në proceset e elektrolizës.

Qeliza e elektrolizës tejzanor

Për elektrolizën e ujit, hyrja tejzanor e energjisë, hendeku i elektrodës dhe përqendrimi i elektrolitit janë faktorët kryesorë që ndikojnë në elektrolizën e ujit dhe efikasitetin e tij.
Për një elektrolizë alkaline, përdoret një qelizë elektrolize me një tretësirë ujore kaustike zakonisht 20% –40% KOH ose NaOH. Energjia elektrike aplikohet në dy elektroda.
Katalizatorët e elektrodave mund të përdoren për të përshpejtuar shpejtësinë e reagimit. Për shembull, elektrodat Pt janë të favorshme pasi reagimi ndodh më lehtë.
Artikujt e hulumtimeve shkencore raportojnë 10% -25% të kursimit të energjisë duke përdorur elektrolizën e ujit të promovuar në mënyrë ultrasonike.

Elektrolizuesit tejzanor për prodhimin e hidrogjenit në shkallën pilot dhe industriale

Hielscher Ultrasonics’ Procesorët tejzanor industrial janë ndërtuar për funksionimin 24/7/365 nën ngarkesë të plotë dhe në procese të ngarkesës së rëndë.
Duke furnizuar sisteme të fuqishme ultrasonike, sonotroda (sonda) speciale të dizajnuara, të cilat funksionojnë si elektrodë dhe transmetues i valëve ultratinguj në të njëjtën kohë, dhe reaktorë të elektrolizës, Hielscher Ultrasonics plotëson kërkesat specifike për prodhimin e hidrogjenit elektrolitik. Të gjithë ultrasonicatorët dixhitalë industrialë të serisë UIP (UIP500hdT (500 vat), UIP1000hdT (1 kW), UIP1500hdT (1.5 kW), UIP2000hdT (2kW), dhe UIP4000hdT (4kW)) janë njësi tejzanor me performancë të lartë për aplikime të elektrolizës.

Sonda tejzanor e ultrazërit me performancë të lartë UIP2000hdT funksionon si anodë. Për shkak të fushës tejzanor të aplikuar, elektroliza e hidrogjenit promovohet.

Sonda tejzanor e UIP2000hdT funksionon si anode. Valët tejzanor të aplikuara intensifikojnë sintezën elektrolitike të hidrogjenit.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
0.02 deri në 5L 0.05 deri në 1L / min UIP500hdT
0.05 deri në 10L 0.1 deri në 2L / min UIP1000hdT
0.07 deri në 15L 0.15 deri në 3L / min UIP1500hdT
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin e mëposhtëm për të kërkuar informacion shtesë në lidhje me elektrodat tejzanor dhe sistemet sono-elektrokimike, detajet e aplikimit dhe çmimet. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë me ju procesin tuaj sono-elektrokimik dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që përmbush kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Homogjenizuesit tejzanor me prerje të lartë përdoren në përpunim laboratorik, në tavolinë, pilot dhe në përpunim industrial.

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.



Fakte të vlefshme

Çfarë është Hidrogjeni?

Hidrogjeni është elementi kimik me simbolin H dhe numrin atomik 1. Me një peshë atomike standarde prej 1.008, hidrogjeni është elementi më i lehtë në sistemin periodik. Hidrogjeni është substanca kimike më e bollshme në univers, që përbën afërsisht 75% të gjithë masës baronike. H2 është një gaz i cili formohet kur dy atome hidrogjeni lidhen së bashku dhe bëhen molekulë e hidrogjenit. H2 quhet gjithashtu hidrogjen molekular dhe është një molekulë diatonike, homonukleare. Përbëhet nga dy protone dhe dy elektrone. Duke pasur një ngarkesë neutrale, hidrogjeni molekular është i qëndrueshëm dhe në këtë mënyrë forma më e zakonshme e hidrogjenit.

Kur hidrogjeni prodhohet në shkallë industriale, gazi natyror reformues me avull është forma më e përdorur e prodhimit. Një metodë alternative është elektroliza e ujit. Pjesa më e madhe e hidrogjenit prodhohet pranë vendit të përdorimit të tij të fundit, p.sh. pranë objekteve të përpunimit të lëndëve djegëse fosile (p.sh. hidrokrikimi) dhe prodhuesve të plehrave me bazë amoniaku.

Literatura / Referencat

Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj.

Le të kontaktojmë.