Ефективне виробництво водню з ультразвуком

Водень є альтернативним паливом, яке краще завдяки своїй екологічності і нульовому викиду вуглекислого газу. Однак звичайна генерація водню не є ефективною для економічного масового виробництва. Ультразвуковий електроліз водних і лужних водних розчинів призводить до підвищення врожайності водню, швидкості реакції та швидкості перетворення. Ультразвуковий електроліз робить виробництво водню економічним та енергоефективним.
Ультразвуково пропаговані електрохімічні реакції, такі як електроліз і електрокоагуляція, показують поліпшену швидкість реакції, швидкість і врожайність.

Ефективна генерація водню з соковиженням

Електроліз води та водних розчинів з метою генерації водню є перспективним процесом виробництва чистої енергії. Електроліз води - це електрохімічний процес, коли електрика застосовується для розщеплення води на два гази, а саме водень (H2) і кисень (O2). Для того, щоб розщепити H – О. – H зв'язки за допомогою електролізу, електричний струм проходить через воду.
Для електролітичної реакції застосовується пряма електрична валюта для ініціювання іншої неспонтанної реакції. Електроліз може генерувати водень високої чистоти в простому, екологічно чистому, зеленому процесі з нульовим викидом CO2, оскільки O2 є єдиним побічним продуктом.

Це відео ілюструє позитивний вплив ультразвуку прямих електродів на електричний струм. Він використовує ультразвуковий гомогенізатор Hielscher UP100H (100 Вт, 30 кГц) з оновленням електрохімії та титановим електродом / сонотродом. Електроліз розведеної сірчаної кислоти виробляє водневий газ і кисневий газ. Ультразвук зменшує товщину дифузійного шару на поверхні електрода і покращує масообмін при електролізі.

Соно-електрохімія - ілюстрація впливу ультразвуку на пакетний електроліз

Мініатюра відео

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвуковий електрохімічний синтез є високоефективним методом виробництва водню. Соно-електрохімічна обробка сприяє розщепленню електролізом зв'язків H-O-H, через воду проганяється електричний струм.

2x ультразвукові процесори моделі UIP200hdT із зондами, які діють як електроди, тобто катод і анод. Ультразвукова вібрація та кавітація сприяють електрохімічному виробництву водню.

 
Що стосується електролізу води, то розщеплення води на кисень і водень досягається шляхом проходження електричного струму через воду.
У чистій воді на негативно зарядженому катоді відбувається відновна реакція, де електрони (e−) з катода віддають катіонам водню, щоб утворився газоподібний водень. На позитивно зарядженому аноді відбувається реакція окислення, яка генерує кисневий газ, віддаючи електрони аноду. Це означає, що вода реагує на аноді, утворюючи кисень і позитивно заряджені іони водню (протони). Тим самим завершується наступне рівняння енергетичного балансу:
 
2H (2H)+ (aq) + 2e → H2 (g) (зменшення на катоді)
2H (2H)2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e (окислення в одді)
Загальна реакція: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g) У 2008 році
 
Часто лужна вода використовується для електролізу з метою отримання водню. Лужні солі - це розчинні гідроксиди лужних металів і лужноземельних металів, поширеними прикладами яких є: гідроксид натрію (NaOH, також відомий як їдкий натр) і гідроксид калію (KOH, також відомий як їдкий поташ). Для елеткролізу використовують в основному концентрації від 20% до 40% розчину їдкого наслідку.

Соно-електрохімічне виробництво водню на ультразвуковому катоді.

Соно-електрохімічне виробництво водню на ультразвуковому катоді.

 

Це відео ілюструє позитивний вплив ультразвуку прямого електрода на електричний струм в електролізері H-Cell. Він використовує ультразвуковий гомогенізатор Hielscher UP100H (100 Вт, 30 кГц) з оновленням електрохімії та титановим електродом / сонотродом. Електроліз розведеної сірчаної кислоти виробляє водневий газ і кисневий газ. Ультразвук зменшує товщину дифузійного шару на поверхні електрода і покращує масообмін при електролізі.

Соно-електрохімія - ілюстрація впливу ультразвуку на електроліз H-клітин

Мініатюра відео

 

Ультразвуковий синтез водню

Коли водневий газ виробляється в електролітичній реакції, водень синтезується прямо в потенціалі розкладання. Поверхня електродів - це область, де утворення водню відбувається на молекулярній стадії під час електрохімічної реакції. Молекули водню зароджують поверхню електрода, так що згодом навколо катода присутні бульбашки водневого газу. Використання ультразвукових електродів покращує імп'якості активності і імп'юнс концентрації і прискорює зростання водневих бульбашок під час водного електролізу. Кілька досліджень продемонстрували, що виробництво ультразвукового водню ефективно збільшує врожайність водню.

 
Переваги ультразвуку на водневому електролізі

  • Більш високі врожаї водню
  • Підвищення енергоефективності

оскільки ультразвук призводить до:

  • збільшена масова передача
  • Прискорене зменшення накопиченого імпедицій
  • Зниження омічної перепаду напруги
  • Зниження реакції надпотужне
  • Зменшений потенціал розкладання
  • Дегасування води / водний розчин
  • Очищення електродів каталізаторами

 

Ультразвуковий вплив на електроліз

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.
 
Ультразвуковий вплив на електроди

  • Видалення відкладень з поверхні електрода
  • Активація поверхні електрода
  • Транспортування електролітів у напрямку та подалі від електродів

 

Ультразвукове очищення і активація електродних поверхонь

Масова передача є одним з найважливіших факторів, що впливають на швидкість реакції, швидкість і врожайність. Під час електролітичних реакцій реакційний продукт, наприклад, осадує, накопичується навколо, а також безпосередньо на поверхнях електрода і ускладжує електролітичне перетворення свіжого розчину на електрод. Ультразвуково пропаговані електролітичні процеси показують збільшення маси в об'ємному розчині і біля поверхонь. Ультразвукова вібрація і кавітація видаляє пасивні шари з поверхонь електрода і зберігає їх тим самим постійно повністю ефективними. Крім того, sonification, як відомо, для підвищення реакції шляхів сонохімічних ефектів.

Зниження напруги нижнього Оміча, надмірна реакція та потенціал розкладання

Напруга, необхідна для того, щоб стався електроліз, відома як потенціал розкладання. Ультразвук може знизити необхідний потенціал розкладання в процесах електролізу.

Ультразвукова клітина електролізу

Для водного електролізу, ультразвукового введення енергії, зазору електрода та концентрації електролітів є ключовими факторами, що впливають на електроліз води та її ефективність.
Для лужного електролізу використовується клітина електролізу з воднем їдким розчином зазвичай 20%-40% KOH або NaOH. Електрична енергія наноситься на два електроди.
Електрод каталізатори можуть бути використані для прискорення швидкості реакції. Наприклад, електроди Pt сприятливі, оскільки реакція відбувається легше.
Наукові дослідження статей повідомляють про 10%-25% енергозбереження за допомогою ультразвукового електролізу води.

Ультразвукові електролізатори для виробництва водню в пілотних і промислових масштабах

Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори побудовані для роботи 24/7/365 при повному навантаженні і в надважких процесах.
Постачаючи надійні ультразвукові системи, спеціальні розроблені сонотроди (зонди), які одночасно функціонують як електрод і ультразвуковий передавач хвиль, і реактори електролізу, Hielscher Ultrasonics обслуговує специфічні вимоги до виробництва електролітичного водню. Всі цифрові промислові ультразвукові апарати серії UIP (UIP500hdT (500 Вт), UIP1000hdT (1кВт), UIP1500hdT (1,5 кВт), UIP2000hdT (2кВт) і UIP4000hdT (4kW)) є високоестійкими ультразвуковими агрегатами для застосування електролізу.

Ультразвуковий зонд високопродуктивного ультраакулятора UIP2000hdT функціонує як анода. Завдяки введеному ультразвуковому полю сприяє електроліз водню.

Ультразвуковий зонд UIP2000hdT функціонує як анод. Застосовані ультразвукові хвилі посилюють електролітичний синтез водню.

У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
0від .02 до 5L 0.05 до 1л/хв UIP500hdT
0.05 до 10l 0від .1 до 2l/хв UIP1000hdT
0від 0,07 до 15л 0.15 до 3l/хв UIP1500hdT
0.1 до 20 л 0.2 до 4л / хв UIP2000hdT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л / хв UIP4000hdT

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб отримати додаткову інформацію про ультразвукові електроди та соно-електрохімічні системи, деталі застосування та ціни. Ми будемо раді обговорити з вами ваш соно-електрохімічний процес і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукові гомогенізатори з високим зсувом використовуються в лабораторній, лавці, пілотній та промисловій обробці.

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.



Факти варті знати

Що таке водень?

Водень є хімічним елементом з символом H і атомним номером 1. При стандартній атомній вазі 1,008, водень є найлегшим елементом в періодичній таблиці. Водень є найбільш рясною хімічною речовиною у Всесвіті, що становить приблизно 75% від усю баріонічну масу. Н2 - це газ, який утворюється, коли два атоми водню зв'язаються разом і стають молекулою водню. Н2 також називається молекулярним воднем і є діатомічою, гомонуклеарною молекулою. Він складається з двох протонів і двох електронів. Маючи нейтральний заряд, молекулярний водень стабільний і тим самим найпоширеніша форма водню.

Коли водень виробляється в промислових масштабах, паровий риформінг природного газу є найбільш широко використовуваною формою виробництва. Альтернативним методом є електроліз води. Більшість водню виробляється поблизу місця його останнього використання, наприклад, поблизу об'єктів переробки викопного палива (наприклад, гідрокрекінг) та виробників добрив на основі аміаку.

Література/довідники

Ми будемо раді обговорити ваш процес.

Давайте зв'яжемося.