Producción hidrógeno sonoelectrolítico ichil ácido sulfúrico u diluido
Electrólisis le ácido sulfúrico diluido u yaantal gas hidrógeno yéetel gas oxígeno. Le ultrasonidos reduce u grosor le capa meyajo'ob way le electrodo yéetel mejora transferencia juuch' ichil le electrólisis. Le ultrasonidos u ya'abtal significativamente le tasas producción gas hidrógeno ti' le célula electrolítica.
Tu continuación u describen ka'atúul configuraciones experimentales yéetel juntúul ánodo carbono yéetel juntúul cátodo titanio. Utia'al a we'esik le táanil positivos ti' le ultrasonidos ti' le electrólisis, le cátodo titanio jach jump'éel sonoelectrodo. Le ba'ala' añade vibraciones ultrasónicas yéetel cavitación ti' le producción electrolítica ti' hidrógeno yéetel oxígeno ichil ácido sulfúrico u diluido. Le combinación ultrasonidos yéetel electricidad ku meyajtiko'ob ti' sonoelectroquímica, sonoelectrolisis yéetel sonoelectrosíntesis.
Le homogeneizador ultrasónico Hielscher UP100H (100 vatios, 30 kHz) u equipado yéetel jump'éel ka' sonoelectroquímica. Le je'ela' ku cha'antik utilizar sonotrodo bey cátodo wa k'iin ti' jump'éel tuukula' electrolítico. Utia'al u configuraciones sonoelectrolíticas u industriales, Béet mentej clic waye'!
Cátodo sonoeléctrico ti' procesador ultrasónico UP100H
Configuración sonoelectrolisis 1 – H-tipo célula xma' ja'atsal
Le configuración meyajtiko'ob ácido sulfúrico diluido (H2SO4, 1,0M). Juntúul célula indivisa u bin yano'ob H chup yéetel le electrolito. Le célula ku leti'e', k'ajolo'on bey Hofmann Voltameter. Yaan óoxp'éel cilindros u vidrio verticales unidos. Le cilindro interior Jáapal tu superior utia'al u permitir llenado yéetel electrolito. Je'e le válvulas tu superior le tubos exteriores ku cha'ik u je'el gas puts'ech ichil le llenado. Ti' le célula electrolítica, le electrodos u sellados tumen anillos beyli' yéetel sumergidos nokokbaj ti' le solución ja' acidificada. Le electrodo k'iin positivo meenta'anil u carbono (8 mm). Le cátodo negativo jach jump'éel sonoelectrodo ultrasónico titanio (10 mm, sonotrodo yaabilajech ti' superficie ka'anal, Hielscher UP100H, 100 vatios, 30 kHz). Le sonoelectrodo titanio yéetel le electrodo carbono le inertes. Le electrólisis chéen yaan u pitik kúuchil ka u electricidad u yúuchul ti' le solución ácido sulfúrico u diluido. Tune', le k'iino' carbono yéetel juntúul cátodo titanio u conectados ti' jump'éel fuente alimentación voltaje constante (sáasilo' directa).
Le gas hidrógeno yéetel le gas oxígeno producido ti' le electrólisis ácido sulfúrico diluido ku recogen ti' le tubos exteriores graduados por encima de Amal electrodo. Le volumen gas desplaza electrolito ti' le tubos exteriores yéetel u volumen le gas adicional ku páajtal P'iis. Le relación teórica ti' le volumen gas jach 2:1. Ichil le electrólisis, chéen ku extrae ja' le electrolito bey gas hidrógeno yéetel gas oxígeno. Tune', le concentración ácido sulfúrico diluido aumenta ligeramente ti' le electrólisis.
Le uláak' video ye'esik le sonoelectrolisis ácido sulfúrico u diluido usando ultrasonidos pulsados (100 ti chúumuk amplitud, modo ciclo, 0,2 segundos encendidos, 0,8 segundos ti' descuento). Ambas pruebas u tu mentajo'ob u 2.1V (CC, voltaje constante).
Configuración sonoelectrolisis 2 – Lote simple
Jump'éel un'ukul vidrio Chuup yéetel juntúul electrolito ácido sulfúrico diluido (H2SO4, 1,0M). Ti' le simple célula electrolítica, le electrodos ku sumergen ti' jump'éel solución acidificada le ja'. Le electrodo k'iin positivo meenta'anil u carbono (8 mm). Le cátodo negativo jach jump'éel sonoelectrodo ultrasónico titanio (10 mm, MS10, Hielscher UP100H, 100 vatios, 30 kHz). Le electrólisis chéen yaan u pitik kúuchil ka u electricidad u yúuchul ti' le solución ácido sulfúrico u diluido. Tune', le k'iino' carbono yéetel juntúul cátodo titanio u conectados ti' jump'éel fuente alimentación voltaje constante (sáasilo' directa). Le electrodo titanio yéetel le electrodo carbono le inertes. Le gas hidrógeno yéetel le gas ku oxígeno producido ti' le electrólisis ácido sulfúrico diluido ma' u recogen ti' le configuración. Le uláak' vídeo ye'esik le configuración jach sencilla ti' funcionamiento.
Ba'ax ku yúuchul ti' le electrólisis.
Le iones hidrógeno u ku yu'ubiko'obe', atraídos tumen le cátodo negativo. Te'elo', le moléculas iones ti' hidrógeno wa ja' ku reducen u moléculas gas hidrógeno tumen juntúul li'isik tojol electrones. Bey resultado, le moléculas gas hidrógeno ku descargan bey gas hidrógeno. Le electrólisis ti' ya'ab sales metálicas reactivas wa soluciones ácidas ku ts'áiko'ob hidrógeno ti' le electrodo catódico negativo.
Le iones yo'osal u sulfato wa le rastros iones hidróxido u ku yu'ubiko'obe', atraídos tumen le k'iino'oba' positivo. Le ión sulfato ti' yan le jach estable, yo'olal ma' u yúuchul mixba'al. Le iones ti' hidróxido wa moléculas ja' ku descargan yéetel oxidan ti' le k'iino' utia'al u formar oxígeno. Le reacción positiva ti' le k'iino' jach jump'éel reacción electroda u oxidación tuméen jump'éel asab electrones.
Ba'axten usamos ácido sulfúrico u diluido.
Le ja'o' ku taasik concentraciones minuciosas u iones hidrógeno yéetel iones hidróxido, chéen. Le ba'ala' limita le conductividad eléctrica. Altas concentraciones iones ti' hidrógeno yéetel iones sulfato ácido sulfúrico diluido mejoran le conductividad eléctrica ti' le electrolito. Alternativamente, u utilizar solución electrolito alcalino bey hidróxido potasio (KOH) wa hidróxido sodio (NAOH) yéetel ja'. Le electrólisis ya'ab soluciones ti' sales wa ácido sulfúrico u yaantal hidrógeno ti' le cátodo negativo yéetel oxígeno ti' le k'iino' positivo. Le electrólisis ácido clorhídrico wa sales cloruro u yaantal cloro ti' le k'iino'.
Ba'ax le jump'éel Electrolyzer.
Jump'éel electrolículo jach jump'éel dispositivo utia'al u separar le ja' tu hidrógeno ka oxígeno ti' jump'éel tuukula' k'ajóolta'an je'el bix electrólisis. Le electrolíptico meyajtiko'ob electricidad utia'al u producir gas hidrógeno yéetel gas oxígeno. Le gas hidrógeno ku páajtal almacenar bey gas comprimido wa licuado. Le hidrógeno jach jump'éel portador energía uti'al u ti' pilas combustible hidrógeno ti' automóviles, trenes, autobuses wa camiones.
Jump'éel electrolículo básico ku taasik jump'éel cátodo (kuuch negativa) yéetel juntúul ánodo (kuuch positiva) yéetel componentes periféricos, bey bombas, respiraderos, tanques almacenamiento, jump'éel fuente alimentación, jump'éel separador yéetel uláak' componentes. Le electrólisis ja' jach jump'éel electroquímica reacción ku tukultik a ichil le electrolíptico. Le ánodo yéetel le cátodo ku alimentados tumen juntúul sáasilo' directa yéetel ja' (H20) ku jats ti' u componentes hidrógeno (H2) yéetel oxígeno (O2).
Literatura leti' Referencias
- Bruno G. Pollet; Faranak Foroughi; Alaa Y. Faid; David R. Emberson; Md.H. Islam (2020): Does power ultrasound (26 kHz) affect the hydrogen evolution reaction (HER) on Pt polycrystalline electrode in a mild acidic electrolyte? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 69, December 2020.
- Md H. Islam; Odne S. Burheim; Bruno G.Pollet (2019): Sonochemical and sonoelectrochemical production of hydrogen. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 51, March 2019. 533-555.
- Jayaraman Theerthagiri; Jagannathan Madhavan; Seung Jun Lee; Myong Yong Choi; Muthupandian Ashokkumar; Bruno G. Pollet (2020): Sonoelectrochemistry for energy and environmental applications. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 63, 2020.
- Bruno G. Pollet (2019): Does power ultrasound affect heterogeneous electron transfer kinetics? Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 6-12.
- Md Hujjatul Islam; Michael T.Y. Paul; Odne S. Burheim; Bruno G. Pollet (2019): Recent developments in the sonoelectrochemical synthesis of nanomaterials. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 59, 2019.
- Sherif S. Rashwan, Ibrahim Dincer, Atef Mohany, Bruno G. Pollet (2019): The Sono-Hydro-Gen process (Ultrasound induced hydrogen production): Challenges and opportunities. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 44, Issue 29, 2019, 14500-14526.
- M.D. Esclapez, V. Sáez, D. Milán-Yáñez, I. Tudela, O. Louisnard, J. González-García (2010): Sonoelectrochemical treatment of water polluted with trichloroacetic acid: From sonovoltammetry to pre-pilot plant scale. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 6, 2010. 1010-1020.
- L. Cabrera, S. Gutiérrez, P. Herrasti, D. Reyman (2010): Sonoelectrochemical synthesis of magnetite. Physics Procedia Volume 3, Issue 1, 2010. 89-94.