Efikasna proizvodnja vodonika ultrazvučnim

Vodonik je alternativno gorivo koje je poželjno zbog svoje ekološke prihvatljivosti i nulte emisije ugljen-dioksida. Međutim, konvencionalna proizvodnja vodonika nije efikasna za ekonomiиnu masovnu proizvodnju. Ultrazvučno promovisana elektroliza vodenih i alkalnih vodenih rastvora rezultira većim prinosima vodonika, brzinom reakcije i brzinom konverzije. Ultrasonično potpomognuta elektroliza čini proizvodnju vodonika ekonomičnom i energetskom efikasnom.
Ultrasonično promovisane elektrohemijske reakcije kao što su elektroliza i elektrokoagulacija pokazuju poboljšanu brzinu reakcije, brzinu i prinose.

Efikasna proizvodnja vodonika sa sonikacijom

Elektroliza vode i aqueous rešenja za potrebe proizvodnje vodonika je obećavajući proces za proizvodnju čiste energije. Elektroliza vode je elektrohemijski proces gde se električna energija primenjuje da bi se voda podelila na dva gasa, tačnije na vodonik (H2) i kiseonik (O2). Da bi se odagnao H – O – H veze elektrolizom, električna struja prolazi kroz vodu.
Za elektrolitičku reakciju primenjuje se direktna električna valuta koja pokreće drugu mudre ne-spontane reakcije. Elektroliza može da generiše vodonik visoke čistoće u jednostavnom, ekološkom, zelenom procesu sa nultom emisijom CO2 jer je O2 jedini nusproizvod.

Ovaj video ilustruje pozitivan uticaj direktne ultrazvučnosti elektroda na električnu struju. Koristi Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) ultrazvučni homogenizer sa elektro-hemijom-nadogradnjom i titanijumskom elektrodom/sonotrodom. Elektroliza razblažene sumporne kiseline proizvodi vodonik gas i kiseonik. Ultrazvučnost smanjuje debljinu difuznog sloja na površini elektrode i poboljšava masovni prenos tokom elektrolize.

Sono-Elektro-Hemija - Ilustracija uticaja ultrazvuka na grupnu elektrolizu

Video sličica

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrazvučna elektrohemijska sinteza je visoko efikasna metoda za proizvodnju vodonika. Sono-elektrohemijski tretman promoviše dekolte he H – O – H veze elektrolizom, električna struja se protiče kroz vodu.

2x ultrazvučni procesori modela UIP200hdT sa sondama, koji deluju kao elektrode, već katode i anode. Ultrazvučna vibracija i kavitacija pospešuju proizvodnju elektrohemijskih vodonika.

 
Što se tiče elektrolize vode, cepanje vode na kiseonik i vodonik postiže se prolaskom električne struje kroz vodu.
U čistoj vodi kod negativno nabijene katode, dolazi do redukcione reakcije gde se elektroni (e−) iz katode donišu za cationacije vodonika tako da se formira vodonik. Na pozitivno nabijenu anodu, odvija se oksidaciona reakcija, koja generiše gas kiseonika dok elektroni daju anodu. To znači da voda reaguje na anodu da formira kiseonik i pozitivno nabijene jone vodonika (protone). Na taj način se dovršavanje sledeće jednačine energetskog balansa:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 (g) (smanjenje kod katode)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oksidacija kod anode)
Ukupna reakcija: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
 
Često se alkalna voda koristi za elektrolizu u cilju proizvodnje vodonika. Alkalne soli su rastvorljivi hidroksoksidi alkalnih metala i alkalnih zemljanih metala, od kojih su česti primeri: natrijum hidroksid (NaOH, poznat i kao kaustična soda) i kalijum hidroksid (KOH, poznat i kao kaustični kalish). Za eletkrolizu koriste se uglavnom koncentracije od 20 do 40 odsto kaustičnog rastvora.

Sono-elektrohemijska proizvodnja vodonika u ultrazvučnom katodu.

Sono-elektrohemijska proizvodnja vodonika u ultrazvučnom katodu.

 

Ovaj video ilustruje pozitivan uticaj direktne ultrazvučnosti elektroda na električnu struju u H-Cell podešavanju elektrolizera. Koristi Hielscher UP100H (100 Watts, 30kHz) ultrazvučni homogenizer sa elektro-hemijom-nadogradnjom i titanijumskom elektrodom/sonotrodom. Elektroliza razblažene sumporne kiseline proizvodi vodonik gas i kiseonik. Ultrazvučnost smanjuje debljinu difuznog sloja na površini elektrode i poboljšava masovni prenos tokom elektrolize.

Sono-Elektro-Hemija - Ilustracija uticaja ultrazvučnosti na elektrolizu H-Ćelije

Video sličica

 

Ultrazvučna sinteza vodonika

Kada se vodonik proizvodi u elektrolitičkoj reakciji, vodonik se sintetiše upravo u potencijalu raspadanja. Površina elektroda je područje, gde se formiranje vodonika dešava na molekularnoj pozornici tokom elektrohemijske reakcije. Molekuli vodonika nukleate na površini elektrode, tako da su naknadno mehurići vodonika prisutni oko katode. Korišćenje ultrazvučnih elektroda poboljšava prepreke aktivnosti i impedansu koncentracije i ubrzava porast mehurića vodonika tokom elektrolize vode. Nekoliko studija je pokazalo da ultrazvučna proizvodnja vodonika efikasno povećava prinose na vodonik.

 
Prednosti ultrazvuka na elektrolizi vodonika

  • Veći prinosi vodonika
  • Poboljšana energetska efikasnost

kao što ultrazvuk rezultira u:

  • pojačano masovno prebacivanje
  • Ubrzano smanjenje akumulirane impedanse
  • Smanjen pad ohmiskog napona
  • Smanjena reakcija prenaglašenost
  • Smanjeni potencijal raspadanja
  • Degaziranje vode / aqueous rastvor
  • Čišćenje katalizatora elektroda

 

Ultrazvučni efekti na elektrolizu

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.
 
Ultrazvučni udar na elektrode

  • Uklanjanje naslaga sa površine elektroda
  • Aktiviranje elektrodne površine
  • Transport elektrolita prema i dalje od elektroda

 

Ultrazvučno čišćenje i aktiviranje elektrodnih površina

Masovni transfer je jedan od ključnih faktora koji utiču na stopu reakcije, brzinu i prinos. Tokom elektrolitičkih reakcija, proizvod reakcije, npr. padavine, akumuliraju se okolo kao i direktno na elektrodnim površinama i zavaraju elektrolitičku konverziju svežeg rastvora u elektrodu. Ultrasonično promovisani elektrolitički procesi pokazuju povećan masovni prenos u masovnom rastvoru i u blizini površina. Ultrazvučna vibracija i kavitacija uklanjaju slojeve pasivacije sa elektrodnih površina i drže ih trajno u potpunosti efikasnim. Pored toga, poznato je da sinifikacija pospešuje puteve reakcije sonohemijskim efektima.

Lower Ohmic Voltage Drop, Reaction Overpotential, and Decomposition Potential

Napon potreban za pojavu elektrolize poznat je kao potencijal raspadanja. Ultrazvuk može da smanji neophodan potencijal raspadanja u procesima elektrolize.

Ćelija ultrazvučne elektrolize

Za elektrolizu vode, ultrazvučni energetski unos, jaz u elektrodama i koncentracija elektrolita su ključni faktori koji utiču na elektrolizu vode i njenu efikasnost.
Za alkalnu elektrolizu koristi se ćelija elektrolize sa akustičnim kaustičnim rastvorom od obično 20%–40% KOH ili NaOH. Električna energija se primenjuje na dve elektrode.
Elektrodni katalizatori se mogu koristiti za ubrzavanje brzine reakcije. Na primer, Pt elektrode su povoljne jer se reakcija lakše javlja.
Naučnoistraživački članci izveštavaju o uštedi energije od 10%-25% koristeći ultrasonično promovisanu elektrolizu vode.

Ultrazvučni elektrolizeri za proizvodnju vodonika na pilotskoj i industrijskoj skali

Хиелсцхер Ултрасонична терапија’ industrijski ultrazvučni procesori su izgrađeni za 24/7/365 operaciju pod punim opterećenjem i u teškim dežurnim procesima.
Snabdevanjem robusnih ultrazvučnih sistema, specijalnih dizajniranih sonotroda (sonotroda), koji funkcionišu kao elektrodni i ultrazvučni talasni odašiljač u isto vreme, i reaktori elektrolize, Hielscher Ultrasonics maže specifične zahteve za proizvodnju elektrolitičkog vodonika. Svi digitalni industrijski ultrazvučnici UIP serije (УИП500хдТ (500 vati), УИП1000хдТ (1kW), UIP1500hdT (1,5kW), УИП2000хдТ (2kW), i UIP4000hdT (4kW)) su ultrazvučne jedinice visokih performansi za primenu elektrolize.

Ultrazvučna sonda ultrazvučnog ultrazvučnog UIP2000hdT funkcioniše kao anoda. Zbog primenjenog ultrazvučnog polja, promoviše se elektroliza vodonika.

Ultrazvučna sonda UIP2000hdT funkcioniše kao anode. Primenjeni ultrazvučni talasi intenziviraju elektrolitičku sintezu vodonika.

Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

батцх tomПротокПрепоручени уређаји
0.02 do 5L0.05 do 1L/minУИП500хдТ
0.05 do 10L0.1 do 2L/minУИП1000хдТ
0.07 do 15L0.15 do 3L/minUIP1500hdT
0.1 до 20Л0.2 до 4Л / минУИП2000хдТ
10 до 100Л2 до 10Л / минUIP4000hdT

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Molimo vas da koristite dole navedeni formular da biste zatražili dodatne informacije o ultrazvučnim elektrodama i sono-elektrohemijskim sistemima, detaljima aplikacije i cenama. Biće nam drago da sa vama razgovaramo o vašem sono-elektrohemijskom procesu i da vam ponudimo ultrazvučni sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


Ultrazvučni homogenizatori visokog šera koriste se u laboratoriji, na klupi, pilotu i industrijskoj preradi.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.



Чињенице вреди знати

Šta je vodonik?

Vodonik je hemijski element sa simbolom H i atomskim brojem 1. Sa standardnom atomskom težinom od 1.008, vodonik je najsvetlije element u periodičnom stolu. Vodonik je najobilnija hemijska supstanca u univerzumu, koja čini otprilike 75% svih barionskih masa. H2 je gas koji nastaja kada se dva atoma vodonika zbliže i postanu molekul vodonika. H2 se takođe zove molekularni vodonik i dijatomski je, homonuklearni molekul. Sastoji se od dva protona i dva elektrona. Imajući neutralan naboj, molekularni vodonik je stabilan i samim time najčešći oblik vodonika.

Kada se vodonik proizvodi na industrijskom nivou, reforma prirodnog gasa na pari je najšire korišćeni proizvodni oblik. Alternativna metoda je elektroliza vode. Većina vodonika proizvodi se u blizini mesta gde se koristi, npr.

Literatura/reference

Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Hajde da stupimo u kontakt.