Sonoelectrochemistry Setup – Ultrazvuk od 2000 vati
Sonoelektrohemija kombinuje prednosti elektrohemije sa sonohemijom. Najveća prednost ovih tehnika je njihova jednostavnost, niska cijena, ponovljivost i skalabilnost. Hielscher Ultrasonics nudi kompletnu sonoelektrohemijsku postavku za serijsku i inline upotrebu. Sastoji se od:
- napredni ultrazvučni generator (2000 vati) sa automatskim podešavanjem, kontrolom amplitude i sofisticiranim evidentiranjem podataka,
- snažan pretvarač sa ultrazvučnom sirenom (industrijska klasa, 2000 vati, 20 kHz),
- električni izolator koji ne smanjuje ultrazvučne vibracije
- ultrazvučne sirene za povećanje ili smanjenje amplitude
- različiti dizajni sonotroda (Sonotroda je elektroda. Katoda ili anoda.)
- reaktor protočne ćelije sa izmjenjivim zidovima ćelija (aluminij, nehrđajući čelik, čelik, bakar, …)
Ne morate gubiti vrijeme na razvijanje vlastite postavke samo da biste mogli kombinirati ultrazvuk s elektrohemijom. Ne morate vršiti električne modifikacije standardne ultrazvučne opreme. Nabavite ovu industrijsku sonoelektrohemijsku postavku i usredotočite svoje napore i vrijeme na kemijska istraživanja i optimizaciju procesa!
Spreman za korištenje Setup for Sonoelectrochemistry
Hielscher Ultrasonics nudi sonoelektrohemijsku postavku koja je jednostavna za korištenje s prilagodljivom, fleksibilnom konfiguracijom. Ova postavka je pogodna za opće istraživanje i razvoj i optimizaciju procesa, kao i za proizvodnju srednjeg obima. Sonotroda na UIP2000hdT (2000 vati, 20 kHz) može se koristiti kao elektroda u serijskoj postavci ili u liniji sa protočnom ćelijom. Ima jedinstven dizajn električne izolacije. Nadogradnja sonoelektrohemijskog pretvarača ne smanjuje snagu ultrazvuka.
Standardna sonotroda/elektroda je titanijum stepena 5 i dizajnirana je da optimizuje ujednačenost ultrazvučnog intenziteta duž svoje strane. Dostupni su i drugi dizajni i drugi materijali kao što su aluminij, čelik ili nehrđajući čelik. Specijalni reaktor s protočnim ćelijama ovog dizajna ima aluminijsko tijelo koje je električno izolirano plastičnim priključcima na oba kraja. Aluminijski profil se može koristiti kao jeftina žrtvovana elektroda i može se lako zamijeniti drugim materijalima kao što su čelik, nehrđajući čelik ili bakar. Dostupni su drugi promjeri ćelija ili dizajni. Ćelija na crtežu ima razmak od oko 2-4 mm između ultrazvučne elektrode i tijela ćelije. Zbog toga ultrazvučni talasi izazivaju akustično strujanje i kavitaciju na telu ćelije. Svi standardni artikli ovog dizajna dostupni su u našim skladištima u Njemačkoj i SAD-u. Naravno, možete koristiti istu postavku za sve druge neelektrične ultrazvučne i sonohemijske procese. Ova postavka također funkcionira za ultrazvučno podržane procese s visokim električnim impulsima (HEP).
Napredne komponente industrijske klase
UIP2000hdT koriste mnogi kupci kako bi premostili jaz između testiranja na stolu i proizvodnje. Svi Hielscher instrumenti su napravljeni za kontinuirani rad – 24h/7d/365d. UIP2000hdT je opremljen ekranom osetljivim na dodir, ethernet interfejsom, 24/7 Excel kompatibilnim CSV protokolom na SD kartici i termoelementom za praćenje temperature. Možete kontrolisati UIP2000hdT preko vašeg pretraživača. Dostupan je digitalni senzor pritiska koji se povezuje na UIP2000hdT. UIP2000hdT vam može pokazati stvarnu neto izlaznu snagu na elektrodi. Ovo je neto mehanička ultrazvučna snaga u tečnosti. Ovo vam omogućava da nadgledate i verifikujete svaku sekundu sonikacije, npr. za kontrolu procesa ili optimizaciju. Ultrazvučni uređaji kompanije Hielscher pružaju vrlo ponovljive i ponovljive rezultate. Možete skalirati svoje rezultate linearno na nivo proizvodnje. Naravno, Hielscher tehnički tim će vas podržati u postavljanju pravih eksperimenata i Hielscher će raditi s vama kako bi vaš proces funkcionirao.
Ako ste novajlija u ovoj grani hemije, u nastavku ćete pronaći više informacija o sonohemiji, elektrohemiji i sonoelektrohemiji.
Sonohemija + Elektrohemija = Sonoelektrohemija
Sonoelektrohemija je kombinacija elektrohemije i sonohemije.
elektrohemija
Elektrohemija dodaje električnu energiju fizičkoj hemiji. To je napredno sredstvo za aktiviranje reagensa ili reaktanata prijenosom elektrona. Omogućava ciljane, selektivne hemijske transformacije. Elektrohemija je površinski fenomen.
Sonochemistry
Sonohemija dodaje akustički i kavitacijski tok i energiju aktivacije hemijskim reakcijama. Najvažniji mehanizam u sonohemiji je kavitacija. Kolaps kavitacionih mjehurića u ultrazvučnom polju stvara lokalizirana žarišta s ekstremnim uvjetima, kao što su temperature veće od 5000 Kelvina, pritisci do 1000 atmosfera i mlaz tekućine do 1000 kilometara na sat. Ovo poboljšava elektrohemijske reakcije na površini elektroda.
sonoelectrochemistry
Sonoelektrohemija kombinuje dve gore pomenute tehnike primenom ultrazvuka na elektrohemijsku postavku. Ultrazvuk utiče na važne elektrohemijske parametre i efikasnost hemijskih procesa. Elektrohemijsko rješenje ili hidrodinamika elektroanalita u elektrohemijskoj ćeliji je uvelike poboljšana prisustvom ultrazvuka. Spajanje elektrode na ultrazvučni rog ima pozitivne efekte na površinsku aktivnost elektrode i koncentracijski profil vrste elektroanalita u cijeloj ćeliji. Sonomehanički efekti poboljšavaju masovni transport elektrohemijskih vrsta iz masivnog rastvora do elektroaktivne površine. Ultrazvučna elektroda smanjuje debljinu difuzijskog sloja na površini elektrode, povećava debljinu taloženja/galvanizacije elektrode, povećava elektrohemijske brzine, prinose i efikasnost, povećava poroznost i tvrdoću taloženja elektrode, poboljšava uklanjanje gasa iz elektrohemijskih rastvora; čisti i reaktivira površinu elektrode, smanjuje prenapone elektrode, depasivacijom metala i uklanjanjem mjehurića plina na površini elektrode (inducirano kavitacijom i akustičnim strujanjem) i suzbija zaprljanje elektroda. Primjene sonoelektrohemije uključuju elektropolimerizaciju, elektrokoagulaciju, organsku elektrosintezu, elektrohemiju materijala, elektrohemiju okoliša, elektroanalitičku hemiju, proizvodnju vodika i taloženje elektroda.
Sonoelectrochemistry in Flow Chemistry Applications
Ako izvodite sonoelektrohemijske procese u postavci protoka, možete podesiti vrijeme zadržavanja sonoelektrokemijskih reakcija mijenjajući brzinu protoka. Možete recirkulaciju za ponovljeno izlaganje ili pumpati kroz ćeliju jednom. Recirkulacija može biti korisna za kontrolu temperature, npr. protokom kroz izmjenjivač topline za hlađenje ili grijanje.
Ako koristite ventil za povratni pritisak na izlazu iz sono-elektrohemijskog reaktora ćelije, možete povećati pritisak unutar ćelije. Pritisak unutar ćelije je veoma važan parametar za intenziviranje ultrazvučne obrade i uticaj na proizvodnju gasnih faza. Takođe je važno kada se radi sa reaktantima ili proizvodima sa niskom tačkom ključanja.
Rad u protočnom režimu omogućava kontinuirani rad i time proizvodnju većih količina.
Ako materijal teče između dvije elektrode, npr. sonotrode i ćelijske stijenke, možete smanjiti razmak između elektroda. Ovo omogućava bolju kontrolu broja prenetih elektrona i bolju selektivnost reakcije. Ovo može poboljšati tačnost proizvoda, distribuciju i prinos.
Općenito, sonoelektrohemijske reakcije u rasporedu reaktora s protočnim ćelijama mogu biti mnogo brže od analogne reakcije u šaržnom procesu. Reakcije koje mogu potrajati i do nekoliko sati mogu se završiti za nekoliko minuta, proizvodeći bolji proizvod.
Literatura / Reference
- 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.