Buborékdinamika a hidrogéngyártásban: energetikai hatékonyság numerikus optimalizációja
Bubble dynamics in hydrogen production: numerical optimization of energy efficiency
Keywords:
sonochemistry, bubble dynamics, numerical simulation, hydrogen, sonochemistry, bubble dynamics, numerical simulation, hydrogen, /, szonokémia, buborékdinamika, numerikus szimuláció, hidrogénAbstract
Sonochemistry aims to create chemical reactions inside bubbles a few microns in diameter. By acoustically exciting the bubbles or causing them to vibrate in other ways, a high compression ratio can be achieved, along with very high pressure and temperature, providing an ideal environment for certain chemical reactions. One of the simplest such reaction mechanisms is water splitting. The purpose of this paper is the numerical simulation of this process, the calculation of the energy required for the hydrogen produced, and the optimization of the model for energy efficiency through the tuning of various control parameters, such as the equilibrium bubble size, as well as the ambient pressure and temperature.
Kivonat
A szonokémia célja, hogy néhány mikron átmérőjű buborékok belsejében kémiai reakciókat hozzunk létre. A buborékokat akusztikusan gerjesztve, vagy más módon rezgésbe hozva jelentős kompresszió, ezzel együtt igen nagy nyomás és hőmérséklet érhető el, ideális környezetet biztosítva bizonyos kémiai reakcióknak. Az egyik legegyszerűbb ilyen reakciómechanizmus a vízbontás. Jelen cikk célja ennek a folyamatnak a numerikus szimulációja, a keletkező hidrogénhez szükséges energia számítása, és az energetikai optimalizálás különböző kontrol paraméterek, például az egyensúlyi buborékméret, valamint a környezeti nyomás és hőmérséklet állításán keresztül.
References
Vijayanand S. Moholkar, Thirugnanasambandam Sivasankar, Mechanistic approach to intensification of sonochemical degradation of phenol, Chemical Engineering Journal, vol. 149, no. 1-3, pp. 57-69, július 2009. https://doi.org/10.1016/j.cej.2008.10.004
Ah Mahvi, Application of Ultrasonic Technology for Water and Wastewater Treatment, Iranian Journal of Public Health, vol. 38, no. 2, pp. 1-17, június 2009. https://www.researchgate.net/publication/228364372_Application_of_Ultrasonic_Technology_for_Water_and_Wastewater_Treatment
Marco Zenker, Volker Heinz, Dong-Un Lee, Dietrich Knorr, Applications and potential of ultrasonics in food processing, Trends in Food Science & Technology, vol. 15, no. 5, pp. 261-266, május 2004. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2003.12.001
Zhibiao Wang, Timothy J. Mason, Tinghe Yu, A review of research into the uses of low level ultrasound in cancer therapy, Ultrasonics Sonochemistry, vol. 11, no. 2, pp. 95-103, 2004. https://doi.org/10.1016/S1350-4177(03)00157-3
Turányi Tamás, Zsély Gy. István, Papp Máté, Hegedűs Ferenc, Kalmár Csanád, The importance of chemical mechanisms in sonochemical modelling, Ultrasonics Sonochemistry, vol. 83, február 2022. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.105925
Kozák Áron, Dr. Hegedűs Ferenc, Kalmár Csanád, Buborékdinamika a hidrogéngyártásban: energetikai hatékonyság numerikus optimalizációja, BME GPK 2022. évi TDK Konferencia https://tdk.bme.hu/GPK/AT11/Buborekdinamika-a-hidrogengyartasban1
Kozák Áron, Programkódok, https://github.com/hihihi2001/Bubble_dynamics_simulation
