การผลิตไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพด้วย Ultrasonics

ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่ได้รับความนิยมเนื่องจากเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม, รุ่นไฮโดรเจนธรรมดาไม่ได้มีประสิทธิภาพสําหรับการผลิตมวลประหยัด. อัลตราโซนิกส่งเสริมการไฟฟ้าของน้ําและสารละลายด่างน้ําผลในอัตราผลตอบแทนไฮโดรเจนที่สูงขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาและความเร็วในการแปลง ช่วย ultrasonically ไฟฟ้าทําให้การผลิตไฮโดรเจนประหยัดและพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่ส่งเสริม ultrasonically เช่นอิเล็กโทรไลซิสและแสดงปฏิกิริยาไฟฟ้าปรับปรุงความเร็วในการตอบสนองอัตราและอัตราผลตอบแทน

การสร้างไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพด้วย Sonication

อิเล็กโทรไลซิสของน้ําและสารละลายน้ําเพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตไฮโดรเจนเป็นกระบวนการที่มีแนวโน้มสําหรับการผลิตพลังงานสะอาด กระแสไฟฟ้าของน้ําเป็นกระบวนการไฟฟ้าเคมีที่ใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกน้ําออกเป็นสองก๊าซคือไฮโดรเจน (H₂) และออกซิเจน (O₂). เพื่อที่จะคล้องกับ H – O – พันธบัตร H โดยกระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะทํางานผ่านน้ํา
สําหรับปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์สกุลเงินไฟฟ้าโดยตรง (DC) ถูกนํามาใช้เพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาที่ไม่เป็นธรรมชาติอื่น ๆ อิเล็กโทรไลซิสสามารถสร้างไฮโดรเจนของความบริสุทธิ์สูงในง่าย, สิ่งแวดล้อม- เป็นมิตร, กระบวนการสีเขียวที่มีศูนย์ร่วม₂ ปล่อยเป็น O₂ เป็นผลิตภัณฑ์พลอยเท่านั้น

เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าของน้ําการแยกน้ําเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนสามารถทําได้โดยการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าผ่านน้ํา
ในน้ําบริสุทธิ์ที่แคโทดประจุลบปฏิกิริยาการลดจะเกิดขึ้นที่อิเล็กตรอน (e−) จากแคโทดบริจาคให้กับไฮโดรเจนคาเตองเพื่อให้ก๊าซไฮโดรเจนฟอร์ม ที่ขั้วบวกประจุบวกปฏิกิริยาออกซิเดชันจะเกิดขึ้นซึ่งจะสร้างก๊าซออกซิเจนในขณะที่ให้อิเล็กตรอนกับขั้วบวก ซึ่งหมายความว่าน้ําทําปฏิกิริยาที่ขั้วบวกเพื่อสร้างออกซิเจนและประจุบวกไฮโดรเจนไอออน (โปรตอน) ดังนั้นสมการต่อไปนี้ของสมดุลพลังงานจะเสร็จสมบูรณ์:

2ชั่วโมง⁺ (aq) + 2^– → H₂ (ก) (ลดที่แคโทด)
2ชั่วโมง₂O (ลิตร) → O2 (กรัม) + 4H⁺ (aq) + 4^– (ออกซิเดชันที่ขั้วบวก)
ปฏิกิริยาโดยรวม: 2H₂O (ลิตร) → 2H₂ (ก) + O₂ (กรัม)

บ่อยครั้งที่น้ําด่างจะใช้สําหรับกระแสไฟฟ้าในการผลิตไฮโดรเจน เกลืออัลคาไลไฮดรอกไซที่ละลายน้ําได้ของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์ซึ่งตัวอย่างทั่วไปคือโซเดียมไฮดรอกไซ (NaOH หรือที่เรียกว่า “โซดาไฟ") และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH หรือที่เรียกว่า “") สําหรับ eletcrolysis ส่วนใหญ่จะมีความเข้มข้น 20% ถึง 40% สารละลายกัดกร่อน

อัลตราโซนิกการสังเคราะห์ไฮโดรเจน

เมื่อก๊าซไฮโดรเจนที่ผลิตในปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์ไฮโดรเจนถูกสังเคราะห์ที่เหมาะสมที่มีศักยภาพการสลายตัว พื้นผิวของขั้วไฟฟ้าคือพื้นที่ที่ก่อไฮโดรเจนเกิดขึ้นบนเวทีโมเลกุลในระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า นิวเคลียสโมเลกุลไฮโดรเจนที่ผิวอิเล็กโทรดเพื่อให้ก๊าซไฮโดรเจนต่อมน้ําออกมามีรอบขั้ว การใช้อิเล็กโทรดล้ําช่วยเพิ่มความต้านทานกิจกรรมและความต้านทานความเข้มข้นและเร่งการเพิ่มขึ้นของฟองไฮโดรเจนในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสน้ํา การศึกษาหลายแสดงให้เห็นว่าการผลิตไฮโดรเจนอัลตราโซนิกเพิ่มผลผลิตไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อัลตราโซนิกผลกระทบในอิเล็กโทร

อิเล็กโทรไลซ์ตื่นเต้น ultrasonically เป็นที่รู้จักกัน sono-อิเล็กโทรไลซิส ปัจจัยอัลตราโซนิกต่างๆของโซโนโมคานิกและ sonochemical อิทธิพลธรรมชาติและส่งเสริมปฏิกิริยาไฟฟ้า ปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อกระแสไฟฟ้าเป็นผลของ cavitation อัลตราซาวนด์ที่เกิดจากการสั่นสะเทือนและรวมถึงการสตรีมมิ่งอะคูสติก, ไมโคร- turbulences, microjets, อัลตราโซนิก / โพรงอากาศอะคูสติกเกิดขึ้นเมื่อคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงจะควบคู่เข้ากับของเหลว ปรากฏการณ์ของการเกิดโพรงอากาศมีลักษณะการเจริญเติบโตและการล่มสลายของฟองอากาศที่เรียกว่า การระเบิดของฟองจะถูกทําเครื่องหมายโดยกองกําลังที่รุนแรงเป็นพิเศษในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นในท้องถิ่น แรงเหล่านี้รวมถึงความร้อนในพื้นที่ที่รุนแรงถึง 5000K, แรงกดดันสูงถึง 1000 ATM, และอัตราการทําความร้อนและเย็นมหาศาล (>100k/วินาที) และพวกเขากระตุ้นปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ซ้ํากันระหว่างเรื่องและพลังงาน. ตัวอย่างเช่นกองกําลัง cavitational เหล่านั้น eimpact พันธะไฮโดรเจนในน้ําและอํานวยความสะดวกในการแยกของคลัสเตอร์น้ําซึ่งต่อมาส่งผลให้การใช้พลังงานลดลงสําหรับอิเล็กโทรไลซิส

ผลกระทบอัลตราโซนิกบนขั้วไฟฟ้า

• การถอดเงินฝากออกจากพื้นผิวอิเล็กโทรด
• การเปิดใช้งานของพื้นผิวอิเล็กโทรด
• การขนส่งของอิเล็กโทรไลต่อและห่างจากขั้วไฟฟ้า

การทําความสะอาดและเปิดใช้งานของพื้นผิว

การถ่ายโอนมวลเป็นหนึ่งในปัจจัยสําคัญที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาความเร็วและผลผลิต ในระหว่างปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเช่นตะกอนสะสมรอบๆเช่นเดียวกับโดยตรงบนพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าและชะลอการแปลงอิเล็กโทรไลต์ของการแก้ปัญหาสดไปยังขั้วไฟฟ้า กระบวนการอิเล็กโทรไลต์ที่ส่งเสริม ultrasonically แสดงการถ่ายโอนมวลเพิ่มขึ้นในการแก้ปัญหาจํานวนมากและใกล้พื้นผิว การสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกและ cavitation เอาชั้น passivation จากพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าและให้พวกเขาจึงมีประสิทธิภาพอย่างถาวร นอกจากนี้, บุตรเป็นที่รู้จักกันเพื่อเพิ่มวิถีปฏิกิริยาโดยผลกระทบ sonochemical.

ลดแรงดันโอห์ม, ปฏิกิริยา overpotential, และศักยภาพการสลายตัว

แรงดันไฟฟ้าที่จําเป็นสําหรับกระแสไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเป็นที่รู้จักกันเป็นศักยภาพการสลายตัว อัลตราซาวนด์สามารถลดศักยภาพการสลายตัวที่จําเป็นในกระบวนการไฟฟ้า

เซลล์อิเล็กโทรไลซิสอัลตราโซนิก

สําหรับอิเล็กโทรไลซิสน้ํา, อินพุทพลังงานล้ําเสียง, ช่องว่างของอิเล็กโทรด, และความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลเป็นปัจจัยสําคัญที่ส่งผลกระทบต่อน้ําอิเล็กโทรไลซิสและมีประสิทธิภาพ.
สําหรับอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์เซลล์อิเล็กโทรไลซิสที่มีสารละลายกัดกร่อนในน้ํามักจะ 20% -40% KOH หรือ NaOH จะใช้ พลังงานไฟฟ้าถูกนําไปใช้กับขั้วไฟฟ้าสอง
ตัวเร่งปฏิกิริยาอิเล็กโทรดสามารถใช้เพื่อเร่งความเร็วของปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นขั้วไฟฟ้า Pt เป็นปฏิกิริยาที่ดีเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น
บทความวิจัยทางวิทยาศาสตร์รายงาน 10% -25% ประหยัดพลังงานโดยใช้ ultrasonically-ส่งเสริมอิเล็กโทรไลซิสของน้ํา

อัลตราโซนิกอิเล็กโทรไลเซอร์สําหรับการผลิตไฮโดรเจนที่ระดับนักบินและอุตสาหกรรม

Ultrasonics Hielscher’ ตัวประมวลผลอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมถูกสร้างขึ้นสําหรับการดําเนินงาน 24/7/365 ภายใต้ภาระเต็มและในกระบวนการหนัก
โดยการจัดหาระบบอัลตราโซนิกที่แข็งแกร่ง sonotrodes ออกแบบพิเศษ (โพรบ) ซึ่งทําหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดและคลื่นอัลตราซาวนด์ส่งสัญญาณในเวลาเดียวกันและเครื่องปฏิกรณ์อิเล็กโทรไลซิส Hielscher Ultrasonics caters ความต้องการเฉพาะสําหรับการผลิตไฮโดรเจนอิเล็กโทรไลติก ทั้งหมด ultrasonicators อุตสาหกรรมดิจิตอลของชุด UIP (UIP500hdT (500 วัตต์), UIP1000hdT (1kW), UIP1500hdT (1.5กิกิกิกิกิกิกิกิกิกิกิกิ), UIP2000hdT (2kW) และ UIP4000hdT (4kW)) เป็นหน่วยอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานไฟฟ้า
ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: