Postavka za sonoelektrohemiju – ultrazvuk snage 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 šaržnu (batch) i inline upotrebu. Sastoji se od:

• naprednog ultrazvučnog generatora (2000 vati) s automatskim podešavanjem, kontrolom amplitude i sofisticiranim bilježenjem podataka,
• snažnog transdjusera s ultrazvučnim hornom (industrijske klase, 2000 vati, 20kHz),
• električnog izolatora koji ne smanjuje ultrazvučne vibracije
• ultrazvučnih booster hornova za povećanje ili smanjenje amplitude
• različitih izvedbi sonotrode (sonotroda je elektroda. Katoda ili anoda.)
• reaktora s protočnom ćelijom sa zamjenjivim zidovima ćelije (aluminij, nehrđajući čelik, čelik, bakar, …)

Ne morate gubiti vrijeme na razvoj vlastite postavke samo da biste mogli kombinovati ultrazvuk s elektrohemijom. Ne morate vršiti električne modifikacije na standardnoj ultrazvučnoj opremi. Nabavite ovu industrijsku postavku za sonoelektrohemiju i usmjerite svoj trud i vrijeme na svoja hemijska istraživanja i optimizaciju procesa!

Postavka za sonoelektrohemiju spremna za upotrebu

Hielscher Ultrasonics nudi sonoelektrohemijsku postavku jednostavnu za upotrebu, s prilagodljivom i fleksibilnom konfiguracijom. Ova postavka je pogodna za opšta istraživanja i razvoj te optimizaciju procesa, kao i za proizvodnju srednjeg obima. Sonotroda na uređaju UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) može se koristiti kao elektroda u šaržnoj (batch) postavci ili inline s protočnom ćelijom. Ima jedinstvenu izvedbu električne izolacije. Sonoelektrohemijska nadogradnja transdjusera ne smanjuje ultrazvučnu snagu.
Standardna sonotroda/elektroda izrađena je od titanija klase 5 i projektovana je tako da optimizira ujednačenost ultrazvučnog intenziteta duž svoje bočne strane. Dostupne su i druge izvedbe i drugi materijali, kao što su aluminij, čelik ili nehrđajući čelik. Posebni reaktor s protočnom ćelijom ove izvedbe ima aluminijsko tijelo koje je električno izolirano plastičnim priključcima na oba kraja. Aluminijski profil može se koristiti kao jeftina žrtvena elektroda i može se lako zamijeniti drugim materijalima, kao što su čelik, nehrđajući čelik ili bakar. Dostupni su i drugi prečnici ćelije ili izvedbe. Ćelija na crtežu ima zazor od oko 2-4 mm između ultrazvučne elektrode i tijela ćelije. Zbog toga ultrazvučni talasi uzrokuju akustično strujanje i kavitaciju i na tijelu ćelije. Sve standardne stavke ove izvedbe dostupne su u našim skladištima u Njemačkoj i SAD-u. Naravno, istu postavku možete koristiti i za sve druge neelektrične ultrazvučne i sonohemijske procese. Ova postavka funkcioniše i za procese potpomognute ultrazvukom s visokim električnim impulsima (HEP).

Napredne komponente industrijske klase

UIP2000hdT mnogi kupci koriste kako bi premostili jaz između laboratorijskog testiranja i proizvodnje. Svi Hielscher uređaji izrađeni su za kontinuirani rad – 24h/7d/365d. UIP2000hdT je opremljen ekranom osjetljivim na dodir, ethernet interfejsom, bilježenjem u CSV formatu kompatibilnom s Excelom 24/7 na SD kartici i termoparom za praćenje temperature. UIP2000hdT možete kontrolisati putem preglednika. Dostupan je digitalni senzor pritiska koji se povezuje na UIP2000hdT. UIP2000hdT vam može prikazati stvarnu neto izlaznu snagu na elektrodi. To je neto mehanička ultrazvučna snaga u tečnosti. Time možete pratiti i provjeravati svaku sekundu ultrazvučne obrade (sonikacije), npr. radi kontrole ili optimizacije procesa. Ultrazvučni uređaji kompanije Hielscher daju vrlo ponovljive i reproducibilne rezultate. Svoje rezultate možete linearno skalirati na proizvodni nivo. Naravno, tehnički tim kompanije Hielscher će vas podržati u postavljanju pravih eksperimenata, a Hielscher će s vama raditi kako bi vaš proces funkcionisao.

Ova postavka za sonoelektrohemiju ne ostavlja mnogo želja. Jedino što bi preostalo može biti drugi UIP2000hdT kao druga elektroda.

Ako ste novi u ovoj oblasti hemije, u nastavku ćete pronaći više informacija o sonohemiji, elektrohemiji i sonoelektrohemiji.

Sonohemija + elektrohemija = sonoelektrohemija

Sonoelektrohemija je kombinacija elektrohemije i sonohemije.

Elektrohemija

Elektrohemija dodaje elektricitet fizičkoj hemiji. To je napredno sredstvo za aktiviranje reagensa ili reaktanata prenosom elektrona. Omogućava ciljane, selektivne hemijske transformacije. Elektrohemija je površinski fenomen.

Sonohemija

Sonohemija hemijskim reakcijama dodaje akustično i kavitacijsko strujanje te energiju aktivacije. Najvažniji mehanizam u sonohemiji je kavitacija. Kolaps kavitacijskih mjehurića u ultrazvučnom polju stvara lokalizovane vruće tačke s ekstremnim uslovima, kao što su temperature veće od 5000 kelvina, pritisci do 1000 atmosfera i tečni mlazevi brzine do 1000 kilometara na sat. To poboljšava elektrohemijske reakcije na površini elektroda.
Saznajte više o sonohemiji!

Sonoelektrohemija

Sonoelektrohemija kombinuje dvije gore navedene tehnike primjenom ultrazvučne obrade na elektrohemijsku postavku. Ultrazvuk utiče na važne elektrohemijske parametre i efikasnost hemijskih procesa. Elektrohemijski rastvor ili hidrodinamika elektroanalita u elektrohemijskoj ćeliji uveliko se poboljšava prisustvom ultrazvuka. Spajanje elektrode s ultrazvučnim hornom ima pozitivne efekte na aktivnost površine elektrode i profil koncentracije vrsta elektroanalita u cijeloj ćeliji. Sonomehanički efekti poboljšavaju transport mase elektrohemijskih vrsta iz glavnine rastvora do elektroaktivne površine. Ultrazvučna elektroda smanjuje debljinu difuzionog sloja na površini elektrode, povećava debljinu depozita na elektrodi/galvanskog prevlačenja, povećava elektrohemijske brzine, prinose i efikasnost, povećava poroznost i tvrdoću depozita na elektrodi, poboljšava uklanjanje gasova iz elektrohemijskih rastvora; čisti i reaktivira površinu elektrode, smanjuje prenapone elektrode depasivacijom metala i uklanjanjem gasnih mjehurića s površine elektrode (izazvanim kavitacijom i akustičnim strujanjem) te suzbija zaprljanje elektrode. Primjene sonoelektrohemije uključuju elektropolimerizaciju, elektrokoagulaciju, organsku elektrosintezu, elektrohemiju materijala, elektrohemiju okoliša, elektroanalitičku hemiju, proizvodnju vodika i taloženje na elektrodi.

Sonoelektrohemija u primjenama protočne hemije

Ako sonoelektrohemijske procese izvodite u protočnoj postavci, vrijeme zadržavanja sonoelektrohemijskih reakcija možete podesiti promjenom protoka. Možete vršiti recirkulaciju radi ponovljenog izlaganja ili jednom pumpati kroz ćeliju. Recirkulacija može biti povoljna za kontrolu temperature, npr. propuštanjem kroz izmjenjivač toplote radi hlađenja ili zagrijavanja.
Ako na izlazu sonoelektrohemijskog ćelijskog reaktora koristite ventil za protivpritisak, možete povećati pritisak unutar ćelije. Pritisak unutar ćelije je vrlo važan parametar za intenziviranje ultrazvučne obrade i utjecaj na stvaranje gasnih faza. Važan je i pri radu s reaktantima ili proizvodima niske tačke ključanja.
Rad u protočnom režimu omogućava kontinuiran rad i time proizvodnju većih zapremina.
Ako materijal teče između dvije elektrode, npr. sonotrode i zida ćelije, možete smanjiti razmak između elektroda. Time se omogućava bolja kontrola broja prenesenih elektrona i bolja selektivnost reakcije. To može poboljšati preciznost proizvoda, raspodjelu i prinos.
Općenito, sonoelektrohemijske reakcije u konfiguraciji reaktora s protočnom ćelijom mogu biti mnogo brže od analogne reakcije u šaržnom procesu. Reakcije koje mogu trajati do nekoliko sati mogu se završiti za nekoliko minuta, uz dobijanje boljeg proizvoda.

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.