Effektiv vätgasproduktion med Ultrasonics

Vätgas är ett alternativt bränsle som är att föredra på grund av sin miljövänlighet och noll koldioxidutsläpp. Konventionell vätegenerering är dock inte effektiv för ekonomisk massproduktion. Den ultraljud främjas elektrolys av vatten och alkaliska vatten lösningar resulterar i högre vätgas avkastning, reaktionshastighet och omvandlingshastighet. Ultraljud assisterad elektrolys gör vätgasproduktionen ekonomisk och energieffektiv.
Ultrasonically främjas elektrokemiska reaktioner såsom elektrolys och elektrokoagulation visar förbättrad reaktion hastighet, hastighet och avkastning.

Effektiv vätegenerering med ultraljudsbehandling

Elektrolys av vatten och vattenhaltiga lösningar för vätegenerering är en lovande process för produktion av ren energi. Elektrolysen av vatten är en elektrokemisk process där elektricitet appliceras för att dela vatten i två gaser, nämligen väte (H2) och syre (O2). För att klyva H – den – H-bindningar genom elektrolys, en elektrisk ström körs genom vattnet.
För den elektrolytiska reaktionen appliceras en direkt elektrisk valuta för att initiera en annan vis icke-spontan reaktion. Elektrolys kan generera väte med hög renhet i en enkel, miljövänlig, grön process med noll CO2-utsläpp eftersom O2 är den enda biprodukten.

Denna video illustrerar det positiva inflytandet av direktelektrod ultraljud på den elektriska strömmen. Den använder en Hielscher UP100H (100 watt, 30kHz) ultraljud homogenisator med elektro-kemi-uppgradering och en titanelektrod / sonotrode. Elektrolys av utspädd svavelsyra producerar vätgas och syrgas. Ultraljud minskar diffusionsskiktets tjocklek vid elektrodytan och förbättrar massöverföringen under elektrolys.

Sono-elektrokemi - Illustration av ultraljudets inflytande på batchelektrolys

Video miniatyr

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud elektrokemisk syntes är en mycket effektiv metod för produktion av väte. Den sono-elektrokemiska behandlingen främjar klyvningen av H-O-H-bindningar genom elektrolys, en elektrisk ström körs genom vattnet.

2x ultraljud processorer av modellen UIP200hdT med sonder, som fungerar som elektroder, dvs katod och anod. Ultraljud vibrationer och kavitation främjar elektrokemisk väteproduktion.

 
Angående vattnets elektrolys åstadkoms klyvningen av vatten till syre och väte genom att en elektrisk ström passeras genom vattnet.
I rent vatten vid den negativt laddade katoden sker en reduktionsreaktion där elektroner (e−) från katoden doneras till vätekatjoner så att vätgas bildas. Vid den positivt laddade anoden sker en oxidationsreaktion som genererar syrgas samtidigt som elektroner ges till anoden. Detta innebär att vatten reagerar vid anoden för att bilda syre och positivt laddade vätejoner (protoner). Därmed fullbordas följande ekvation av energibalans:
 
2H+ (aq) + 2e → H2 g) (reduktion vid katoden)
2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (oxidation vid anoden)
Totalreaktion: 2H2O (l) → 2H2 g) + O2 (g)
 
Ofta används alkaliskt vatten för elektrolys för att producera väte. Alkalisalter är lösliga hydroxider av alkalimetaller och jordalkalimetaller, av vilka vanliga exempel är: Natriumhydroxid (NaOH, även känd som kaustik soda) och kaliumhydroxid (KOH, även känd som kaustisk potash). För eletkrolys används huvudsakligen koncentrationer av 20% till 40% kaustisk lösning.

Sono-elektrokemisk produktion av väte vid en ultraljudskatod.

Sono-elektrokemisk produktion av väte vid en ultraljudskatod.

 

Denna video illustrerar det positiva inflytandet av direktelektrod ultraljud på den elektriska strömmen i en H-Cell elektrolysator setup. Den använder en Hielscher UP100H (100 watt, 30kHz) ultraljud homogenisator med elektro-kemi-uppgradering och en titanelektrod / sonotrode. Elektrolys av utspädd svavelsyra producerar vätgas och syrgas. Ultraljud minskar diffusionsskiktets tjocklek vid elektrodytan och förbättrar massöverföringen under elektrolys.

Sono-elektrokemi - Illustration av påverkan av ultraljud på H-cell elektrolys

Video miniatyr

 

Ultraljud Syntes av väte

När vätgas produceras i en elektrolytisk reaktion syntetiseras vätet precis vid sönderdelningspotentialen. Ytan på elektroder är det område, där vätebildning sker på molekylärt stadium under den elektrokemiska reaktionen. Vätemolekylerna kärnar ur på elektroden ytbehandlar, så att väten gasar därpå bubblar är närvarande runt om katoden. Använda ultraljud elektroder förbättrar aktiviteten impedanser och koncentration impedans och påskyndar resning av vätebubblor under vatten elektrolys. Flera studier visade att ultraljud väteproduktion ökar vätgas avkastning effektivt.

 
Fördelar med Ultrasonics på väte elektrolys

  • Högre vätgasavkastning
  • Förbättrad energieffektivitet

som ultraljud resulterar i:

  • ökad Mass överföring
  • Accelererad minskning av ackumulerad impedans
  • Minskat ohmic spänningsfall
  • Minskad reaktion överpotential
  • Minskad sönderdelningspotential
  • Avgasning av vatten / vattenlösning
  • Rengöring av elektrodkatalysatorer

 

Ultraljudseffekter på elektrolys

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.
 
Ultraljud Inverkan på elektroderna

  • Ta bort avlagringar från elektrodytan
  • Aktivering av elektrodytan
  • Transport av elektrolyter mot och bort från elektroder

 

Ultraljudsrengöring och aktivering av elektrodytor

Massöverföring är en av de avgörande faktorer som påverkar reaktionshastighet, hastighet och avkastning. Under elektrolytiska reaktioner ackumuleras reaktionsprodukten, t ex fällningar, runt såväl som direkt på elektrodytorna och bromsa den elektrolytiska omvandlingen av färsk lösning till elektroden. Ultraljud främjas elektrolytiska processer visar en ökad massa överföring i bulklösningen och nära ytorna. Ultraljudsvibrationer och kavitation tar bort passiveringsskikt från elektrodytorna och håller dem därigenom permanent fullt effektiva. Vidare, sonification är känt för att förbättra reaktionsvägar av sonochemical effekter.

Lägre Ohmic spänningsfall, reaktion Overpotential, och nedbrytningspotential

Den spänning som krävs för att elektrolys ska uppstå kallas för sönderdelningspotential. Ultraljud kan sänka den nödvändiga sönderdelningspotentialen i elektrolysprocesser.

Ultraljud Elektrolys Cell

För vattenelektrolys, ultraljud energi ingång, elektrod gap, och elektrolyt koncentration är viktiga faktorer som påverkar vatten elektrolys och dess effektivitet.
För en alkalisk elektrolys används en elektrolyscell med en vattenhaltig kaustisk lösning på vanligtvis 20%–40% KOH eller NaOH. Elektrisk energi appliceras på två elektroder.
Elektrodkatalysatorerna kan användas för att påskynda reaktionshastigheten. Till exempel, Pt elektroder är gynnsamma som reaktion sker lättare.
Vetenskapliga forskningsartiklar rapporterar 10%-25% energibesparing med hjälp av ultraljud-främjas elektrolys av vatten.

Ultraljudselektrolyzers för vätgasproduktion vid pilot- och industriskala

Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer är byggda för 24/7/365 drift under full belastning och i tunga processer.
Genom att leverera robusta ultraljudssystem, specialdesignade sonotroder (sonder), som fungerar som elektrod och ultraljud våg sändare samtidigt, och elektrolys reaktorer, Hielscher Ultrasonics tillgodoser de särskilda kraven för elektrolytisk väteproduktion. Alla digitala industriella ultrasonicators av UIP-serien (UIP500hdT (500 watt), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1,5 kW), UIP2000hdT (2kW), och UIP4000hdT (4kW)) är högpresterande ultraljudsenheter för elektrolysapplikationer.

Ultraljud sond av högpresterande ultraljud uIP2000hdT fungerar som anod. På grund av ultraljud fältet tillämpas, elektrolys av väte främjas.

Ultraljud sond av UIP2000hdT fungerar som anod. De tillämpade ultraljudsvågorna intensifierar den elektrolytiska syntesen av väte.

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
0.02 till 5L 0.05 till 1L/min UIP500hdT
0.05 till 10L 0.1 till 2L/min UIP1000hdT
0.07 till 15L 0.15 till 3L/min UIP1500hdT
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudselektroder och sono-elektrokemiska system, applikationsinformation och prissättning. Vi kommer gärna att diskutera din sono-elektrokemiska process med dig och erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Fakta Värt att veta

Vad är Väte?

Väte är det kemiska grundämnet med symbolen H och atomnummer 1. Med en standard atomvikt på 1,008 är väte det lättaste grundämnet i periodiska systemet. Väte är den vanligast förekommande kemiska substansen i universum, utgör ungefär 75% av alla baryonic massa. H2 är en gas som bildas när två väteatomer binds samman och blir en vätemolekyl. H2 kallas också molekylär väte och är en diatomisk, homonukleär molekyl. Den består av två protoner och två elektroner. Att ha en frilägeladdning, molekylärt väte är stabilt, och därmed bildar det mest allmänning av vätet.

När väte produceras i industriell skala är ångreformerande naturgas den mest använda produktionsformen. En alternativ metod är elektrolys av vatten. Det mesta vätet produceras nära platsen för dess senare användning, t.ex. nära bearbetningsanläggningar för fossila bränslen (t.ex. hydrokrackning) och ammoniakbaserade gödningsmedelsproducenter.

Litteratur / Referenser

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.