Teknologjia e ultrazërit Hielscher

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 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 elektriciteti aplikohet për të ndarë ujin në dy gazra, përkatësisht hidrogjen (H2) dhe oksigjeni (O2) Në mënyrë që të ndahet H – O – Lidhjet H me anë të elektrolizës, një rrymë elektrike kalon nëpër ujë.
Për reaksionin elektrolitik, një monedhë elektrike e drejtpërdrejtë (DC) zbatohet për të filluar një reagim tjetër jo-spontan. Elektroliza mund të gjenerojë hidrogjen me pastërti të lartë në një proces të gjelbër të thjeshtë, miqësor ndaj mjedisit me një CO zero2 emisioni si O2 është i vetmi nënprodukt.

Ultrasonic electrolysis intensifies hydrogen production.

Procesorë tejzanor 2x UIP2000hdT me sonda, ato veprojnë si elektroda, pra katoda dhe anoda. Fusha tejzanor intensifikon sintezën elektrolitike të hidrogjenit nga uji ose solucionet ujore.

Lidhur me elektrolizën e ujit, ndarja e ujit në oksigjen dhe hidrogjen arrihet duke kaluar një rrymë elektrike përmes ujit.
Në ujë të pastër në katodën e ngarkuar negativisht, ndodh një reaksion reduktimi ku elektronet (e−) nga katoda dhurohen në kationet e hidrogjenit në mënyrë që të formohet gaz hidrogjeni. Në anodën e ngarkuar pozitivisht, ndodh një reaksion oksidimi, i cili gjeneron gaz oksigjeni ndërsa i jep elektrone anodës. Kjo do të thotë, uji reagon në anodë për të formuar jone oksigjeni dhe hidrogjeni të ngarkuar pozitivisht (protone). Kështu, ekuacioni i mëposhtëm i bilancit të energjisë plotësohet:

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 alkaline përdoret për elektrolizë në mënyrë që të prodhohet hidrogjen. Kripërat alkali janë hidrokside të tretshme të metaleve alkali dhe metaleve alkaline të tokës, nga të cilët shembuj të zakonshëm janë: Hidroksid natriumi (NaOH, i njohur gjithashtu si “sodë kaustike ”) dhe hidroksid kaliumi (KOH, i njohur gjithashtu si “potas kaustike ”). Për eletcrolysis, përdoren kryesisht përqendrime prej 20% në 40% tretësirë kaustike.

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

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

Kërkesë informacioni





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

Elektroliza e ngacmuar ultrasonikisht njihet gjithashtu si sono-elektrolizë. Faktorë të ndryshëm tejzanor të natyrës sonomekanike dhe sonokimike ndikojnë dhe nxisin reaksione elektrokimike. Këta faktorë që ndikojnë në elektrolizë janë rezultate të kavitacionit dhe dridhjeve të shkaktuara nga ultrazërit dhe përfshijnë rrjedhën akustike, mikro-turbulencat, mikrojetet, valët e goditjes si dhe efektet sonokimike. Kavitimi tejzanor / akustik ndodh, kur valët e ultrazërit me intensitet të lartë bashkohen në lëng. Fenomeni i kavitacionit karakterizohet nga rritja dhe shembja e të ashtuquajturave flluska kavitacioni. Shpërthimi i flluskës shënohet nga forca super-intensive, që ndodhin lokalisht. Këto forca përfshijnë ngrohje lokale lokale deri në 5000K, presione të larta deri në 1000 atm dhe shpejtësi të mëdha ngrohjeje dhe ftohjeje (> 100k / sek) dhe ato provokojnë një bashkëveprim unik midis materies dhe energjisë. Për shembull, ato forca kavitacionale ndikojnë në lidhjet e hidrogjenit në ujë dhe lehtësojnë ndarjen e grupeve të ujit që më pas rezulton në një konsum të zvogëluar të energjisë për elektrolizën.

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 i sipërfaqeve

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.
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 më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


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

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

Literatura / Referencat



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 që reformon avullin është forma më e përdorur e prodhimit. Një metodë alternative është elektroliza e ujit. Shumica e hidrogjenit prodhohet afër vendit të përdorimit të tij të fundit, p.sh., pranë pajisjeve të përpunimit të karburanteve fosile (p.sh., hidrokarbura) dhe prodhuesve të plehrave me bazë amoniaku.