הגדרת סונואלקטרוכימיה – אולטרסאונד 2000 וואט
סונואלקטרוכימיה משלבת את היתרונות של אלקטרוכימיה עם סונוכימיה. היתרון הגדול ביותר בטכניקות אלה הוא הפשטות שלהן, עלות נמוכה, יכולת שחזור ומדרגיות. Hielscher Ultrasonics מציעה התקנה סונואלקטרוכימית מלאה לשימוש אצווה ובתוך השורה. הוא מורכב מ:
- גנרטור אולטראסוני מתקדם (2000 וואט) עם כוונון אוטומטי, בקרת משרעת ורישום נתונים מתוחכם,
- מתמר רב עוצמה עם צופר קולי (כיתה תעשייתית, 2000 וואט, 20kHz),
- מבודד חשמלי שאינו מפחית רעידות קוליות
- קרני מאיץ קוליות לעלייה או הקטנה של משרעת
- עיצובי סונוטרודה שונים (הסונוטרוד הוא האלקטרודה. קתודה או אנודה.)
- כור תא זרימה עם דפנות תא להחלפה (אלומיניום, נירוסטה, פלדה, נחושת, …)
אתה לא צריך לבזבז את הזמן שלך בפיתוח ההתקנה שלך רק כדי שתוכל לשלב אולטרסאונד עם אלקטרוכימיה. אינך צריך לבצע שינויים חשמליים בציוד אולטרסאונד סטנדרטי. קבל הגדרה זו של סונואלקטרוכימיה תעשייתית ומקד את מאמציך וזמנך במחקר הכימי שלך ובאופטימיזציה של תהליכים!
מוכן לשימוש התקנה עבור סונואלקטרוכימיה
Hielscher Ultrasonics מציעה קל לשימוש sonoelectrochemical ההתקנה עם תצורה גמישה, גמישה. מערך זה מתאים למחקר ופיתוח כללי ואופטימיזציה של תהליכים, כמו גם לייצור בקנה מידה בינוני. הסונוטרוד ב- UIP2000hdT (2000 וואט, 20kHz) יכול לשמש כאלקטרודה בהגדרת אצווה או בשורה עם תא זרימה. יש לו עיצוב בידוד חשמלי ייחודי. שדרוג המתמר הסונואלקטרוכימי אינו מפחית את הכוח העל-קולי.
הסונוטרודה / אלקטרודה סטנדרטית היא טיטניום דרגה 5 והיא נועדה לייעל את אחידות העוצמה העל-קולית לאורך צידה. עיצובים אחרים וחומרים אחרים כגון אלומיניום, פלדה או נירוסטה זמינים. כור תא הזרימה המיוחד של עיצוב זה הוא בעל גוף אלומיניום המבודד חשמלית על ידי חיבורי הפלסטיק בשני קצותיו. פרופיל האלומיניום יכול לשמש כאלקטרודת הקרבה בעלות נמוכה וניתן להחליף אותו בקלות בחומרים אחרים כגון פלדה, נירוסטה או נחושת. קיימים קטרים או עיצובים אחרים של תאים. לתא בציור יש רווח של כ-2-4 מ"מ בין האלקטרודה העל-קולית לגוף התא. לכן, הגלים העל-קוליים גורמים לזרימה אקוסטית ולקוויטציה גם על גוף התא. כל הפריטים הסטנדרטיים בעיצוב זה זמינים במחסנים שלנו בגרמניה ובארה"ב. כמובן, אתה יכול להשתמש באותה הגדרה עבור כל שאר תהליכים קוליים שאינם חשמליים ו sonochemical. התקנה זו פועלת גם עבור תהליכים נתמכי אולטרסאונד עם פולסים חשמליים גבוהים (HEP).
רכיבים מתקדמים בדירוג תעשייתי
UIP2000hdT משמש לקוחות רבים כדי לגשר על הפער בין בדיקות וייצור. כל מכשירי Hielscher בנויים לפעולה רציפה – 24ח/7ד/365ד. UIP2000hdT מצויד במסך מגע, ממשק Ethernet, פרוטוקול CSV תואם Excel 24/7 בכרטיס SD וזוג תרמי לניטור טמפרטורה. באפשרותך לשלוט ב- UIP2000hdT באמצעות הדפדפן שלך. חיישן לחץ דיגיטלי המתחבר ל- UIP2000hdT זמין. UIP2000hdT יכול להראות לך את תפוקת החשמל נטו בפועל באלקטרודה. זהו כוח קולי מכני נטו בנוזל. זה מאפשר לך לנטר ולאמת כל שנייה של סוניקציה, למשל עבור בקרת תהליך או אופטימיזציה. מכשירים קוליים מ Hielscher לספק תוצאות מאוד לשחזור וחוזר. באפשרותך לשנות את קנה המידה של התוצאות באופן ליניארי לרמת הייצור. כמובן הצוות הטכני של Hielscher יתמוך בך בהגדרת הניסויים הנכונים ו- Hielscher יעבוד איתך כדי לגרום לתהליך שלך לעבוד.
אם אתה חדש לענף זה של כימיה, תוכל למצוא מידע נוסף על סונוכימיה, אלקטרוכימיה ו sonoelectrochemistry להלן.
סונוכימיה + אלקטרוכימיה = סונואלקטרוכימיה
סונואלקטרוכימיה היא שילוב של אלקטרוכימיה וסונוכימיה.
אלקטרוכימיה
אלקטרוכימיה מוסיפה חשמל לכימיה פיזיקלית. זהו אמצעי מתקדם להפעלת ריאגנטים או מגיבים על ידי העברת אלקטרונים. הוא מאפשר טרנספורמציות כימיות ממוקדות וסלקטיביות. אלקטרוכימיה היא תופעה על פני השטח.
סונוכימיה
סונוכימיה מוסיפה אנרגיית זרימה ושפעול אקוסטית וקוויטציונית לתגובות כימיות. המנגנון החשוב ביותר בסונוכימיה הוא קוויטציה. קריסת בועות קוויטציה בשדה על-קולי יוצרת נקודות חמות מקומיות עם תנאים קיצוניים, כגון טמפרטורות של יותר מ-5000 קלווין, לחצים של עד 1000 אטמוספרות וסילונים נוזליים של עד 1000 קמ"ש. זה משפר תגובות אלקטרוכימיות על פני השטח של האלקטרודות.
סונואלקטרוכימיה
סונואלקטרוכימיה משלבת את שתי הטכניקות שהוזכרו לעיל על ידי יישום אולטרסוניקציה למערך אלקטרוכימי. אולטרסאונד משפיע על פרמטרים אלקטרוכימיים חשובים ועל יעילות התהליכים הכימיים. הפתרון האלקטרוכימי או ההידרודינמיקה של האלקטרואנליט בתא אלקטרוכימי משופרת מאוד על ידי נוכחות של אולטרסאונד. לצימוד של אלקטרודה לקרן על-קולית יש השפעות חיוביות על פעילות פני השטח של האלקטרודה ועל פרופיל הריכוז של מיני האלקטרואנליטים בתא כולו. השפעות סונומכניות משפרות את ההובלה ההמונית של מינים אלקטרוכימיים מהתמיסה בתפזורת אל פני השטח האלקטרואקטיביים. אלקטרודה על-קולית מפחיתה את עובי שכבת הדיפוזיה במשטח האלקטרודה, מגדילה את עובי שקיעת האלקטרודה/ציפוי האלקטרוליטי, מגדילה את הקצבים, התשואות והיעילות האלקטרוכימיים, מגבירה את הנקבוביות והקשיות של שקיעת האלקטרודה, משפרת את סילוק הגזים מתמיסות אלקטרוכימיות; מנקה ומפעיל מחדש את משטח האלקטרודה, מפחית פוטנציאלי יתר של אלקטרודות, על ידי דפסיבציה של מתכת והסרת בועות גז על פני השטח של האלקטרודה (המושרה על ידי קוויטציה וזרימה אקוסטית), ומדכא עכירת אלקטרודות. יישומים של סונואלקטרוכימיה כוללים אלקטרופולימריזציה, אלקטרוקואגולציה, אלקטרוסינתזה אורגנית, אלקטרוכימיה של חומרים, אלקטרוכימיה סביבתית, כימיה אלקטרואנליטית, ייצור מימן ותצהיר אלקטרודות.
סונואלקטרוכימיה ביישומי כימיה של זרימה
אם אתה מבצע תהליכים סונואלקטרוכימיים במערך זרימה, באפשרותך להתאים את זמן השהייה של תגובות סונואלקטרוכימיות על ידי שינוי קצב הזרימה. ניתן לבצע מחזור לחשיפה חוזרת או לשאוב דרך התא פעם אחת. סירקולציה יכולה להיות יתרון לבקרת טמפרטורה, למשל על ידי זרימה דרך מחליף חום לקירור או חימום.
אם אתה משתמש בשסתום לחץ אחורי במוצא של כור התא הסונו-אלקטרוכימי, אתה יכול להגדיל את הלחץ בתוך התא. הלחץ בתוך התא הוא פרמטר חשוב מאוד להגברת הסוניקציה והשפעה על ייצור פאזות גז. זה חשוב גם כאשר עובדים עם מגיבים או מוצרים עם נקודת רתיחה נמוכה.
פעולה במצב זרימה מאפשרת פעולה רציפה ובכך ייצור נפחים גדולים יותר.
אם החומר זורם בין שתי אלקטרודות, למשל סונוטרודה ודופן התא, ניתן להקטין את המרחק בין האלקטרודות. זה מאפשר שליטה טובה יותר על מספר האלקטרונים המועברים וסלקטיביות טובה יותר של התגובה. זה יכול לשפר את דיוק המוצר, הפצה ותפוקה.
באופן כללי, תגובות סונואלקטרוכימיות בסידור כור תאי זרימה יכולות להיות מהירות בהרבה מהתגובה האנלוגית בתהליך אצווה. תגובות שיכולות להימשך עד מספר שעות יכולות להסתיים תוך מספר דקות, ולייצר מוצר טוב יותר.
ספרות / מקורות
- 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.