היגישר טכנולוגיית אולטרה סאונד

סונו-אלקטרוכימיה ויתרונותיה

כאן תוכלו למצוא את כל מה שאתה צריך לדעת על אלקטרוכימיה אולטראסוניות (sonoelectrochemistry): עקרון עבודה, יישומים, יתרונות וציוד סונו-אלקטרוכימי – כל המידע הרלוונטי על סונואלקטרוכימיה בעמוד אחד.

למה החלת אולטרסוניקה על אלקטרוכימיה?

השילוב של תדר נמוך, גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה עם מערכות אלקטרוכימיות מגיע עם יתרונות סעפת, אשר לשפר את היעילות ואת קצב ההמרה של תגובות אלקטרוכימיות.

עקרון העבודה של אולטרסוניקה

עבור עיבוד אולטראסוניות ביצועים גבוהים, בעוצמה גבוהה, אולטרסאונד בתדר נמוך נוצר על ידי גנרטור אולטרסאונד ומועבר באמצעות בדיקה אולטראסוניות (sonotrode) לתוך נוזל. אולטרסאונד בהדגישת אדם נחשב אולטרסאונד בטווח של 16-30kHz. גשושית אולטרסאונד מתרחבת וחוזים למשל, ב 20kHz, ובכך משדר בהתאמה 20,000 תנודות לשנייה לתוך המדיום. כאשר הגלים אולטראסוניות לנסוע דרך הנוזל, לסירוגין בלחץ גבוה (דחיסה) / בלחץ נמוך (rarefaction או הרחבה) מחזורים ליצור בועות ואקום דקה או חללים, אשר גדלים על פני מספר מחזורי לחץ. במהלך שלב הדחיסה של הנוזל והבועות, הלחץ הוא חיובי, בעוד שלב rarefaction מייצר ואקום (לחץ שלילי). במהלך מחזורי הרחבת הדחיסה, החללים בנוזל גדלים עד שהם מגיעים לגודל, שבו הם לא יכולים לספוג יותר אנרגיה. בשלב זה, הם קורסים באלימות. הקריסה של חללים אלה גורמת השפעות אנרגטיות מאוד שונות, אשר ידועים כתופעה של קוויטציה אקוסטית / אולטראסוניות. קוויטציה אקוסטית מאופיינת באפקטים אנרגטיים ביותר, המשפיעים על נוזלים, מערכות מוצקות/נוזליות, כמו גם על מערכות גז/נוזלים. האזור עתיר האנרגיה או אזור cavitational ידוע בשם מה שנקרא אזור נקודה חמה, שהוא צפוף האנרגיה ביותר בקרבת הבדיקה אולטראסוניות ויורד עם מרחק הולך וגדל מן sonotrode. המאפיינים העיקריים של קביטציה אולטראסוניות כוללים טמפרטורות מקומיות גבוהות מאוד, לחצים, הפרשים בהתאמה, מערבולות, הזרמת נוזלים. במהלך הקריסה של חללים אולטראסוניות בנקודות חמות אולטראסוניות, טמפרטורות של עד 5000 קלווין, לחצים של עד 200 אטמוספרות ומטוסי נוזלים עם עד 1000 קמ"ש ניתן למדוד. תנאים אינטנסיביים אלה אנרגיה מצטיינים לתרום השפעות סונומכניות וסונוכימיות המעצימות מערכות אלקטרוכימיות בדרכים שונות.

Ultrasonic electrodes for sonoelectrochemical applications such as nanoparticle synthesis (electrosynthesis), hydrogen synthesis, electrocoagulation, wastewater treatment, breaking emulsions, electroplating / electrodeposition

הבדיקות של מעבדי אולטראסוניות UIP2000hdT (2,000 וואט, 20kHz) לפעול כמו קתודה אנודה בתא אלקטרוליטי

בקשת מידע





השפעות אולטראסוניות על תגובות אלקטרוכימיות

  • מגביר את העברת ההמונים
  • שחיקה / פיזור מוצקים (אלקטרוליטים)
  • שיבוש גבולות מוצקים/נוזליים
  • מחזורי לחץ גבוה

ההשפעות של אולטרסוניקה על מערכות אלקטרוכימיות

היישום של ultrasonication לתגובות אלקטרוכימיות ידוע השפעות שונות על אלקטרודות, כלומר אנודה וקתודה, כמו גם את הפתרון אלקטרוליטי. קוויטציה אולטראסוניות וסטרימינג אקוסטי ליצור מיקרו תנועה משמעותית, הפוגה סילונים נוזליים ותסיסה לתוך נוזל התגובה. התוצאה היא הידרודינמיקה משופרת ותנועה של תערובת נוזלית / מוצקה. קביטציה אולטראסוניות מפחיתה את העובי היעיל של שכבת דיפוזיה באלקטרודה. שכבת דיפוזיה מופחתת פירושה כי sonication ממזער את הפרש הריכוז, כלומר ההתכנסות של הריכוז בקרבת אלקטרודה ואת ערך הריכוז בתמיסה בתפזורת מקודמים ultrasonically. ההשפעה של תסיסה אולטראסוניות על מעברי הריכוז במהלך התגובה מבטיחה האכלה קבועה של פתרון טרי לאלקטרודה וקארטינג את החומר שהגיב. משמעות הדבר היא sonication שיפר הקינטיקה הכללית האצת קצב התגובה והגדלת תשואת התגובה.
על ידי המבוא של אנרגיה אולטראסוניות לתוך המערכת, כמו גם היווצרות סונוכימית של רדיקלים חופשיים, תגובה אלקטרוכימית, אשר אחרת היה אלקטרו-אקטיבי, ניתן ליזום. 
השפעה חשובה נוספת של רטט אקוסטי וסטרימינג היא אפקט הניקוי על משטחי האלקטרודה. שכבות פסיבציה ועבירה באלקטרודות מגבילות את היעילות וקצב התגובה של תגובות אלקטרוכימיות. Ultrasonication שומר על אלקטרודות נקי לצמיתות ופעיל באופן מלא לתגובה. הסרת גזים לא רצויים מהנוזל, התגובה יכולה לרוץ יעילה יותר.

היתרונות של אלקטרוכימיה מקודמת Ultrasonically

  • תפוקות אלקטרוכימיות מוגברות
  • 􏰭 תגובה אלקטרוכימית אנקנית
  • יעילות כוללת משופרת
  • דיפוזיה מופחתת 􏰭 שכבות
  • העברת מסה משופרת באלקטרודה
  • הפעלת פני השטח באלקטרודה
  • הסרת שכבות ועבירה
  • 􏰭 האלקטרודה המושרה על-􏰭
  • דגה יעילה של הפתרון
  • איכות אלקטרופלזה מעולה
Ultrasonic electrodes improve the efficiency, yield and conversion rate of electrochemical processes.

הבדיקה אולטראסוניות פונקציות כמו אלקטרודה. גלי אולטרסאונד לקדם תגובות אלקטרוכימיות וכתוצאה מכך יעילות משופרת, תשואות גבוהות יותר שיעורי המרה מהר יותר.
כאשר sonication משולב עם אלקטרוכימיה, זה sono-אלקטרוכימיה.

יישומים של סונואלקטרוכימיה

ניתן ליישם את Sonoelectroistry על תהליכים שונים ותעשיות שונות. יישומים נפוצים מאוד של sonoelectrochemistry כוללים את הדברים הבאים:

  • סינתזת ננו-חלקיקים (אלקטרוסינתזה)
  • סינתזת מימן
  • קרישה אלקטרו-קרישה
  • טיפול בשפכים
  • שבירת אמולסיות
  • אלקטרופלציה / אלקטרודפוזיציה

סינתזה סונו-אלקטרוכימית של חלקיקים

Ultrasonication הוחל בהצלחה לסנתז חלקיקים שונים במערכת אלקטרוכימית. מגנטיט, צינורות קדמיום-סלניום (CdSe), חלקיקי פלטינה (NPs), NPs זהב, מגנזיום מתכתי, ביסמוטן, ננו-כסף, נחושת משובחת במיוחד, טונגסטן-קובלט (W-Co) חלקיקי סגסוגת, שומרון/ תחמוצת גרפן מופחתת nanocomposite, תת-1nm פולי (חומצה אקרילית)-כתרים נחושת חלקיקי ואבקות ננו רבות אחרות בגודל ננו יוצרו בהצלחה באמצעות sonoelectrochemistry.
היתרונות של סינתזת ננו-חלקיקים סואלקטרוכימיים כוללים את

  • הימנעות מהפחתת סוכנים ואקטיבים
  • שימוש במים כממס
  • התאמה של גודל nanoparticle על ידי פרמטרים שונים (כוח אולטראסוניות, צפיפות נוכחית, פוטנציאל תצהיר ואת אולטראסוניות לעומת זמני דופק אלקטרוכימי)

אשסי-סורחבי ובגרי (2014) סינתז סרטי פוליפירול סונואלקטרוכימיים והשוו את התוצאות לסרטי פולפירול מסונתזים אלקטרוכיים. התוצאות מראות כי sonoelectrodeposition galvanostatic הפיק מאוד דבק וחלק polypyrrole (PPy) סרט על פלדה, עם צפיפות נוכחית של 4 mA ס"מ-2 ב 0.1 M חומצה אוקסלית / 0.1 M pyrrole פתרון. באמצעות פולימר sonoelectrochemical, הם השיגו התנגדות גבוהה וסרטי PPy קשוחים עם משטח חלק. זה כבר הראה כי ציפויים PPy שהוכנו על ידי sonoelectrochemistry לספק הגנה משמעותית קורוזיה פלדה St-12. הציפוי המסונתז היה אחיד והפגין עמידות גבוהה לקורוזיה. כל התוצאות הללו ניתן לייחס את העובדה כי אולטרסאונד שיפר את ההעברה ההמונית של המגיבים וגרם שיעורי תגובה כימית גבוהה באמצעות קוויטציה אקוסטית וכתוצאה מכך טמפרטורות גבוהות ולחצים. תוקפם של נתוני מכשול עבור St-12 פלדה / שני ציפויי PPy / ממשק מדיה מאכל נבדק באמצעות המרות KK, ושגיאות ממוצע נמוך נצפו.

Hass ו Gedanken (2008) דיווחו על סינתזה סונו-אלקטרוכימית מוצלחת של חלקיקי מגנזיום מתכתיים. היעילות בתהליך sonoelectrochemical של ריאגנט Gringard ב tetrahydrofuran (THF) או בפתרון dibutyldiglyme היו 41.35% ו 33.08%, בהתאמה. הוספת AlCl3 לפתרון גרינגארד הגדילה את היעילות באופן דרמטי, והעלתה אותה ל-82.70% ו-51.69% ב-THF או בדיבוטיליים, בהתאמה.

ייצור מימן סונו-אלקטרוכימי

אולטרסוניקה קידמה אלקטרוליזה באופן משמעותי מגביר את תפוקת מימן מים או פתרונות אלקליין. לחץ כאן כדי לקרוא עוד על סינתזת מימן אלקטרוליטית מואצת ultrasonically!

קרישה אלקטרו-קרישה בסיוע אולטרה-סוני

The application of low-frequency ultrasound to electrocoagulcation systems is known as sono-electrocoagulation. Studies show that sonication influences electrocoagulation positively resulting e.g., in higher removal efficiency of iron hydroxides from wastewater. The positive impact of ultrasonics on electrocoagulation is explained by the reduction of electrode passivation. Low-frequency, high-intensity ultrasound destructs deposited solid layer and removes them efficiently, thereby keeping the electrodes continuously fully active. Furthermore, ultrasonics activates both ion types, i.e. cations and anions, present in the electrodes reaction zone. Ultrasonic agitation results in high micro-movement of the solution feeding and carrying away raw material and product to and from the electrodes.
דוגמאות לתהליכים מוצלחים sono-electrocoagulation הן הפחתה של Cr(VI) כדי Cr(III) בשפכים התרופות, הסרת זרחן הכולל מן השפכים של תעשיית הכימית בסדר עם יעילות הסרת זרחן היה 99.5% בתוך 10 דקות., צבע והסרת COD מן השפכים של תעשיית pulp ונייר וכו '. יעילות הסרה שדווחה עבור צבע, COD, Cr(VI), Cu(II) ו- P היו 100%, 95%, 100%, 97.3% ו- 99.84%, בהתאמה. (cf. אל-קודה) & אל-שאנג, 2018

השפלה סונו-אלקטרוכימית של מזהמים

אולטרסאונד קידם חמצון אלקטרוכימי ו / או תגובות הפחתה מיושמים כשיטה רבת עוצמה כדי להשפיל מזהמים כימיים. מנגנונים סונומכניים וסונוכימיים מקדמים את ההשפלה האלקטרוכימית של מזהמים. תוצאות קביטציה שנוצרה ultrasonically תסיסה אינטנסיבית, מיקרו-ערבוב, העברה המונית והסרת שכבות passivating מן האלקטרודות. תופעות cavitational אלה לגרום בעיקר שיפור של העברת מסה מוצק-נוזלי בין האלקטרודות ואת הפתרון. השפעות סונוכימיות משפיעות ישירות על מולקולות. מחשוף הומוליטי של מולקולות יוצר חמצון תגובתי מאוד. בתקשורת מרשימה ובנוכחות חמצן, רדיקלים כגון HO•, HO2• ו O• מיוצרים. • רדיקלים OH ידועים להיות חשוב לריקבון יעיל של חומרים אורגניים. בסך הכל, השפלה סונו-אלקטרוכימית מראה יעילות גבוהה ומתאים לטיפול בכמויות גדולות של זרמי שפכים ונוזלים מזוהמים אחרים.
לדוגמה, Lllanos et al. (2016) מצא כי השפעה סינרגטית משמעותית הושגו עבור חיטוי מים כאשר המערכת האלקטרוכימית התעצמה על ידי sonication (חיטוי סונו-אלקטרוכימי). עלייה זו בשיעור החיטוי נמצאה קשורה לדיכוי E. coli תא aggolomerates, כמו גם ייצור משופר של מינים חיטוי. 
Esclapez ואח '( 2010) הראה כי כור סונואלקטרוכימי שתוכנן במיוחד (עם זאת לא אופטימיזציה) שימש במהלך קנה המידה של חומצה טריכלורואצטית (TCAA) השפלה, הנוכחות של שדה אולטרסאונד שנוצר עם UIP1000hd סיפק תוצאות טובות יותר (המרה חלקית 97%, יעילות השפלה 26%, תכלית 0.92 ויעילות נוכחית 8%) בעוצמות אולטראסוניות נמוכות יותר וזרימת נפח. בהתחשב בעובדה, כי הכור sonoelectrochemical טרום טייס עדיין לא היה אופטימיזציה, סביר מאוד כי תוצאות אלה ניתן לשפר עוד יותר.

וולטמטריה אולטראסוניות ואלקטרודפוזיציה

אלקטרודפוזיציה בוצעה באופן גלוונוסטטי בצפיפות הנוכחית של 15 mA/cm2. הפתרונות היו נתונים ultrasonication לפני אלקטרודפוזיציה במשך 5-60 דקות. הילשר UP200S אולטראסוניות מסוג בדיקה שימש בזמן מחזור של 0.5. Ultrasonication הושגה על ידי טבילה ישירה את בדיקה אולטרסאונד לתוך הפתרון. כדי להעריך את ההשפעה אולטראסוניות על הפתרון לפני אלקטרודפוזיציה, וולטמטריה מחזורית (CV) שימש על מנת לחשוף את התנהגות הפתרון, מאפשר לחזות תנאים אידיאליים עבור אלקטרודפוזיציה. הוא ציין כי כאשר הפתרון נתון ultrasonication לפני אלקטרודיעה, תצהיר מתחיל בערכים פוטנציאליים שליליים פחות. משמעות הדבר היא כי באותו זרם בפתרון פחות פוטנציאל נדרש, כמו המינים בפתרון להתנהג פעיל יותר מאשר אלה שאינם ultrasonicated. (cf. יורדאל & קראהאן 2017)

UIP2000hdT אולטראסוניות (2000 וואט, 20kHz) כמו קתודה ו / או אנודה בטנק

UIP2000hdT אולטראסוניות (2000 וואט, 20kHz) כמו קתודה ו / או אנודה בטנק

בקשת מידע





בדיקות אלקטרוכימיות עם ביצועים גבוהים וסונואלקטרו-קטורים

Hielscher אולטרסוניקה הוא השותף המנוסה שלך זמן רב עבור מערכות אולטראסוניות ביצועים גבוהים. אנו מייצרים ומפיצים המדינה-of-the-art בדיקות אולטראסוניות וכורים, אשר משמשים ברחבי העולם עבור יישומים כבדים בסביבות תובעניות. עבור sonoelectrochemistry, Hielscher פיתחה בדיקות אולטראסוניות מיוחדות, אשר יכול לשמש קתודה ו / או אנודה, כמו גם תאי כור אולטראסוניות המתאימים לתגובות אלקטרוכימיות. אלקטרודות אולטראסוניות ותאים זמינים עבור galvanic / וולטאי, כמו גם מערכות אלקטרוליטיות.

משרעת ניתנת לשליטה מדויקת לתוצאות אופטימליות

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.כל מעבדי אולטראסוניות Hielscher הם בדיוק לשליטה ובכך סוסי עבודה אמינים R&D והפקה. משרעת היא אחד הפרמטרים תהליך קריטי המשפיעים על היעילות והיעילות של תגובות סונוכימיות וסונומכניות המושרה. כל Hielscher אולטרסוניקה’ מעבדים מאפשרים הגדרה מדויקת של המשרעת. מעבדי אולטראסוניות תעשייתי של Hielscher יכול לספק משרעת גבוהה מאוד ולספק את העוצמה האולטראסוניות הנדרשת עבור יישומים סונו-electrochamical תובעני. משרעת של עד 200μm ניתן להפעיל ברציפות בקלות בפעולה 24/7.
הגדרות משרעת מדויקות וניטור קבוע של פרמטרים תהליך אולטראסוניות באמצעות תוכנה חכמה לתת לך את האפשרות להשפיע על התגובה sonoelectrochemical בדיוק. במהלך כל sonication לרוץ, כל הפרמטרים אולטראסוניות נרשמים באופן אוטומטי על כרטיס SD מובנה, כך כל ריצה ניתן להעריך ומבוקר. sonication אופטימלי עבור התגובות היעילות ביותר sonoelectrochemical!
כל הציוד בנוי לשימוש 24/7/365 תחת עומס מלא והחוסן והאמינות שלו הופכים אותו לסוס העבודה בתהליך האלקטרוכימי שלך. זה הופך את הציוד אולטראסוניות של Hielscher כלי עבודה אמין שממלא דרישות התהליך sonoelectrochemical שלך.

האיכות הגבוהה ביותר – עוצב ומיוצר בגרמניה

כעסק בבעלות משפחתית ומנוהל על ידי משפחה, Hielscher מתעדפת את תקני האיכות הגבוהים ביותר עבור מעבדי אולטראסוניות שלה. כל ultrasonicators מתוכננים, מיוצרים ונבדק ביסודיות במטה שלנו Teltow ליד ברלין, גרמניה. חוסן ואמינות של ציוד אולטראסוניות של Hielscher להפוך אותו סוס עבודה בייצור שלך. 24/7 פעולה תחת עומס מלא בסביבות תובעניות הוא מאפיין טבעי של בדיקות אולטראסוניות ביצועים גבוהים של Hielscher וכורים.

צור איתנו קשר עכשיו ולספר לנו על דרישות התהליך האלקטרוכימי שלך! אנו ממליצים לך אלקטרודות אולטראסוניות המתאים ביותר והגדרת הכור!

תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!

בקש מידע נוסף

אנא השתמש בטופס שלהלן כדי לבקש מידע נוסף אודות מעבדים אולטרה סאונד, יישומים ומחיר. נשמח לדון בתהליך שלך איתך ולהציע לך מערכת אולטרה סאונד לפגישה הדרישות שלך!









הינכם מתבקשים לשים לב מדיניות פרטיות.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.

ספרות/הפניות