راه اندازی سونوالکتروشیمی – سونوگرافی 2000 وات
سونوالکتروشیمی مزایای الکتروشیمی را با سونوشیمی ترکیب می کند. بزرگترین مزیت در این تکنیک ها سادگی، هزینه کم، تکرارپذیری و مقیاس پذیری آنهاست. Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد راه اندازی کامل سونوالکتروشیمیایی برای دسته ای و درون خطی استفاده. این شامل موارد زیر است:
- یک ژنراتور اولتراسونیک پیشرفته (2000 وات) با تنظیم خودکار، کنترل دامنه و ثبت داده های پیچیده،
- یک مبدل قدرتمند با شاخ اولتراسونیک (درجه صنعتی ، 2000 وات ، 20 کیلوهرتز) ،
- یک عایق الکتریکی که ارتعاشات اولتراسونیک را کاهش نمی دهد
- شاخ تقویت کننده اولتراسونیک برای افزایش یا کاهش دامنه
- طرح های مختلف sonotrode (sonotrode الکترود است. کاتد یا آند.)
- راکتور سلول جریان با دیواره های سلولی قابل تعویض (آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، فولاد، مس، …)
لازم نیست وقت خود را برای توسعه تنظیمات خود تلف کنید تا بتوانید سونوگرافی را با الکتروشیمی ترکیب کنید. شما نیازی به ایجاد تغییرات الکتریکی در تجهیزات سونوگرافی استاندارد ندارید. این راه اندازی سونوالکتروشیمی صنعتی را دریافت کنید و تلاش و زمان خود را بر روی تحقیقات شیمیایی و بهینه سازی فرآیند خود متمرکز کنید!
راه اندازی کامل سونوالکتروشیمیایی با راکتور سلول جریان
آماده استفاده از راه اندازی برای Sonoelectrochemistry
Hielscher مافوق صوت ارائه می دهد آسان برای استفاده از تنظیم سونوالکتروشیمیایی با انطباق, پیکربندی انعطاف پذیر. این راه اندازی برای تحقیق و توسعه عمومی و بهینه سازی فرآیند و همچنین برای تولید در مقیاس متوسط مناسب است. sonotrode در UIP2000hdT (2000 وات, 20kHz) می تواند به عنوان یک الکترود در راه اندازی دسته ای و یا در خط با یک سلول جریان استفاده می شود. دارای طراحی جداسازی الکتریکی منحصر به فرد است. ارتقاء مبدل سونوالکتروشیمیایی قدرت اولتراسونیک را کاهش نمی دهد.
سونوترود / الکترود استاندارد تیتانیوم درجه 5 است و برای بهینه سازی یکنواختی شدت اولتراسونیک در امتداد سمت آن طراحی شده است. طرح های دیگر و مواد دیگر مانند آلومینیوم، فولاد یا فولاد ضد زنگ موجود است. راکتور سلول جریان ویژه این طرح دارای بدنه آلومینیومی است که توسط اتصالات پلاستیکی در هر دو انتها عایق الکتریکی می شود. پروفیل آلومینیوم را می توان به عنوان یک الکترود قربانی کم هزینه استفاده کرد و به راحتی می توان آن را با مواد دیگری مانند فولاد، فولاد ضد زنگ یا مس جایگزین کرد. قطر یا طرح های سلول دیگر در دسترس هستند. سلول موجود در نقاشی دارای شکاف حدود 2-4 میلی متر بین الکترود اولتراسونیک و بدنه سلول است. بنابراین امواج اولتراسونیک باعث جریان صوتی و کاویتاسیون در بدن سلول نیز می شوند. کلیه اقلام استاندارد این طرح در انبارهای ما در آلمان و ایالات متحده آمریکا موجود است. البته شما می توانید همان تنظیمات برای سایر فرآیندهای غیر الکتریکی اولتراسونیک و سونوشیمیایی استفاده کنید. این تنظیم همچنین برای فرآیندهای پشتیبانی شده با سونوگرافی با پالس های الکتریکی بالا (HEP) کار می کند.
اجزای پیشرفته درجه صنعتی
UIP2000hdT توسط بسیاری از مشتریان برای پر کردن شکاف بین آزمایش و تولید نیمکت استفاده می شود. تمام ابزارهای Hielscher برای عملیات مداوم ساخته شده اند – 24 ساعت / 7 روز / 365 روز. UIP2000hdT مجهز به صفحه نمایش لمسی، رابط اترنت، پروتکل CSV سازگار با اکسل 24/7 بر روی کارت SD و یک ترموکوپل برای نظارت بر دما است. شما می توانید UIP2000hdT را از طریق مرورگر خود کنترل کنید. یک سنسور فشار دیجیتال که به UIP2000hdT متصل می شود در دسترس است. UIP2000hdT می تواند توان خروجی خالص واقعی در الکترود را به شما نشان دهد. این قدرت مافوق صوت مکانیکی خالص در مایع است. این اجازه می دهد تا شما را به نظارت و تایید هر ثانیه از فراصوت, به عنوان مثال،. برای کنترل فرآیند و یا بهینه سازی. دستگاه های مافوق صوت از Hielscher ارائه نتایج بسیار تکرارپذیر و تکرارپذیر. شما می توانید نتایج خود را به صورت خطی تا سطح تولید مقیاس بندی کنید. البته تیم فنی Hielscher شما را در راه اندازی آزمایش های مناسب پشتیبانی خواهد کرد و Hielscher با شما کار خواهد کرد تا فرآیند خود را کار کند.
کاوشگرهای پردازنده های اولتراسونیک UIP2000hdT (2000 وات، 20 کیلوهرتز) به عنوان کاتد و آند در یک سلول الکترولیتی عمل می کنند
اگر تازه وارد این شاخه از شیمی هستید، در زیر اطلاعات بیشتری در مورد سونوشیمی، الکتروشیمی و سونوالکتروشیمی خواهید یافت.
سونوشیمی + الکتروشیمی = سونوالکتروشیمی
سونوالکتروشیمی ترکیبی از الکتروشیمی و سونوشیمی است.
الکتروشیمی
الکتروشیمی الکتریسیته را به شیمی فیزیک اضافه می کند. این یک وسیله پیشرفته برای فعال کردن معرف ها یا واکنش دهنده ها با انتقال الکترون است. این امکان تحولات شیمیایی هدفمند و انتخابی را فراهم می کند. الکتروشیمی یک پدیده سطحی است.
آوا شیمی
سونوشیمی جریان صوتی و حفره ای و انرژی فعال سازی را به واکنش های شیمیایی اضافه می کند. مهمترین مکانیسم در سونوشیمی کاویتاسیون است. فروپاشی حباب های کاویتاسیون در یک میدان اولتراسونیک باعث ایجاد نقاط داغ موضعی با شرایط شدید مانند دمای بیش از 5000 کلوین، فشار تا 1000 اتمسفر و جت های مایع تا 1000 کیلومتر در ساعت می شود. این باعث بهبود واکنش های الکتروشیمیایی در سطح الکترودها می شود.
سونوالکتروشیمی
Sonoelectrochemistry ترکیبی از دو تکنیک ذکر شده در بالا با استفاده از ultrasonication به یک راه اندازی الکتروشیمیایی. سونوگرافی بر پارامترهای مهم الکتروشیمیایی و کارایی فرآیندهای شیمیایی تأثیر می گذارد. محلول الکتروشیمیایی یا هیدرودینامیک الکتروآنالیت در یک سلول الکتروشیمیایی با حضور سونوگرافی بسیار افزایش می یابد. اتصال یک الکترود به یک شاخ اولتراسونیک اثرات مثبتی بر فعالیت سطح الکترود و مشخصات غلظت گونه های الکتروآنالیت در کل سلول دارد. اثرات سونومکانیکی انتقال انبوه گونه های الکتروشیمیایی را از محلول فله ای به سطح الکترواکتیو بهبود می بخشد. یک الکترود اولتراسونیک ضخامت لایه انتشار را در سطح الکترود کاهش می دهد، ضخامت رسوب الکترود / آبکاری را افزایش می دهد، نرخ الکتروشیمیایی، بازده و بازده را افزایش می دهد، تخلخل و سختی رسوب الکترود را افزایش می دهد، حذف گاز از محلول های الکتروشیمیایی را بهبود می بخشد. سطح الکترود را تمیز و دوباره فعال می کند، با غیرفعال شدن فلز و حذف حباب گاز بر روی سطح الکترود (ناشی از کاویتاسیون و جریان صوتی) را کاهش می دهد و رسوب الکترود را سرکوب می کند. کاربردهای سونوالکتروشیمی شامل الکتروپلیمریزاسیون، انعقاد الکتریکی، الکتروسنتز آلی، الکتروشیمی مواد، الکتروشیمی محیطی، شیمی الکتروآنالیزی، تولید هیدروژن و رسوب الکترود است.
آماده استفاده از تجهیزات اولتراسونیک برای فرآیندهای سونوالکتروشیمیایی
سونوالکتروشیمی در کاربردهای شیمی جریان
اگر فرآیندهای سونوالکتروشیمیایی را در یک راه اندازی جریان انجام می دهید، می توانید زمان ماندگاری واکنش های سونوالکتروشیمیایی را با تغییر سرعت جریان تنظیم کنید. می توانید برای قرار گرفتن در معرض مکرر گردش مجدد کنید یا یک بار از طریق سلول پمپ کنید. گردش مجدد می تواند برای کنترل دما سودمند باشد، به عنوان مثال با جریان از طریق یک مبدل حرارتی برای سرمایش یا گرمایش.
اگر از شیر فشار برگشتی در خروجی راکتور سلول سونو الکتروشیمیایی استفاده می کنید، می توانید فشار داخل سلول را افزایش دهید. فشار داخل سلول یک پارامتر بسیار مهم برای تشدید فراصوت و تاثیر بر تولید فازهای گاز است. همچنین هنگام کار با واکنش دهنده ها یا محصولاتی با نقطه جوش پایین مهم است.
عملیات در حالت جریان امکان عملکرد مداوم و در نتیجه تولید حجم بیشتر را فراهم می کند.
اگر مواد بین دو الکترود مانند سونوترود و دیواره سلول جریان داشته باشد، می توانید فاصله بین الکترودها را کاهش دهید. این امکان کنترل بهتر تعداد الکترون های منتقل شده و انتخاب پذیری بهتر واکنش را فراهم می کند. این می تواند دقت، توزیع و عملکرد محصول را بهبود بخشد.
به طور کلی، واکنش های سونوالکتروشیمیایی در آرایش راکتور سلول جریان می تواند بسیار سریعتر از واکنش آنالوگ در یک فرآیند دسته ای باشد. واکنش هایی که ممکن است تا چندین ساعت طول بکشد را می توان در چند دقیقه تکمیل کرد و محصول بهتری تولید کرد.
ادبیات / منابع
- 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.