Սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգ – 2000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայն

Սոնոէլեկտրաքիմիան համատեղում է էլեկտրաքիմիայի և սոնոքիմիայի առավելությունները։ Այս մեթոդների ամենամեծ առավելությունը դրանց պարզությունը, ցածր արժեքը, վերարտադրելիությունը և մասշտաբավորման հնարավորությունն են։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է ամբողջական սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգ՝ պարբերական և հոսքագծային օգտագործման համար։ Այն բաղկացած է հետևյալից.

• առաջադեմ ուլտրաձայնային գեներատոր (2000 վատտ)՝ ինքնակարգաբերմամբ, ամպլիտուդի կառավարմամբ և տվյալների գրանցման կատարելագործված համակարգով,
• հզոր փոխակերպիչ՝ ուլտրաձայնային եղջյուրով (արդյունաբերական դասի, 2000 վատտ, 20kHz),
• էլեկտրական մեկուսիչ, որը չի նվազեցնում ուլտրաձայնային տատանումները
• ուլտրաձայնային բուստեր եղջյուրներ՝ ամպլիտուդը մեծացնելու կամ փոքրացնելու համար
• սոնոտրոդների տարբեր կառուցվածքներ (Սոնոտրոդը ծառայում է որպես էլեկտրոդ։ Կաթոդ կամ անոդ։)
• հոսքային բջջով ռեակտոր՝ բջջի փոխարինելի պատերով (ալյումին, չժանգոտվող պողպատ, պողպատ, պղինձ, …)

Կարիք չկա ժամանակ վատնելու սեփական համակարգը մշակելու վրա միայն այն նպատակով, որ կարողանաք համատեղել ուլտրաձայնը էլեկտրաքիմիայի հետ։ Կարիք չկա ստանդարտ ուլտրաձայնային սարքավորումների էլեկտրական մասում փոփոխություններ կատարելու։ Ձեռք բերեք այս արդյունաբերական սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգը և ձեր ջանքերն ու ժամանակը կենտրոնացրեք քիմիական հետազոտությունների և գործընթացի օպտիմալացման վրա։

Օգտագործման պատրաստ համակարգ սոնոէլեկտրաքիմիայի համար

Hielscher Ultrasonics ընկերությունն առաջարկում է օգտագործման համար պարզ սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգ՝ հարմարեցվող, ճկուն կազմաձևով։ Այս համակարգը հարմար է ընդհանուր հետազոտությունների ու մշակումների և գործընթացի օպտիմալացման, ինչպես նաև միջին մասշտաբի արտադրության համար։ UIP2000hdT սարքի (2000 վատտ, 20kHz) սոնոտրոդը կարող է օգտագործվել որպես էլեկտրոդ պարբերական համակարգում կամ հոսքագծում՝ հոսքային բջջի հետ։ Այն ունի էլեկտրական մեկուսացման եզակի կառուցվածք։ Փոխակերպիչի սոնոէլեկտրաքիմիական արդիականացումը չի նվազեցնում ուլտրաձայնային հզորությունը։
Ստանդարտ սոնոտրոդը/էլեկտրոդը պատրաստված է 5-րդ դասի տիտանից և նախագծված է իր կողային մակերևույթի երկայնքով ուլտրաձայնի ինտենսիվության հավասարաչափությունն օպտիմալացնելու համար։ Հասանելի են այլ կառուցվածքներ և այլ նյութեր, օրինակ՝ ալյումին, պողպատ կամ չժանգոտվող պողպատ։ Այս կառուցվածքի հատուկ հոսքային բջջով ռեակտորն ունի ալյումինե պատյան, որը երկու ծայրերի պլաստիկ միացումների միջոցով էլեկտրականորեն մեկուսացված է։ Ալյումինե պրոֆիլը կարող է օգտագործվել որպես ցածրարժեք զոհաբերվող էլեկտրոդ և հեշտությամբ փոխարինվել այլ նյութերով, օրինակ՝ պողպատով, չժանգոտվող պողպատով կամ պղնձով։ Հասանելի են այլ տրամագծերի կամ կառուցվածքների բջիջներ։ Գծապատկերում ներկայացված բջջում ուլտրաձայնային էլեկտրոդի և բջջի պատյանի միջև բացակը մոտ 2–4 mm է։ Ուստի ուլտրաձայնային ալիքները բջջի պատյանի վրա նույնպես առաջացնում են ակուստիկ հոսք և կավիտացիա։ Այս կառուցվածքի բոլոր ստանդարտ բաղադրիչներն առկա են Գերմանիայում և ԱՄՆ-ում գտնվող մեր պահեստներում։ Իհարկե, նույն համակարգը կարող եք օգտագործել մյուս բոլոր ոչ էլեկտրական ուլտրաձայնային և սոնոքիմիական գործընթացների համար։ Այս համակարգը գործում է նաև բարձր էլեկտրական իմպուլսներով (HEP) ուլտրաձայնով օժանդակվող գործընթացների համար։

Առաջադեմ արդյունաբերական դասի բաղադրիչներ

Շատ հաճախորդներ օգտագործում են UIP2000hdT սարքը՝ լաբորատոր սեղանի վրա կատարվող փորձարկումներից արտադրության անցնելու համար։ Hielscher ընկերության բոլոր սարքերը նախատեսված են անընդհատ աշխատանքի համար՝ 24h/7d/365d։ UIP2000hdT սարքը հագեցած է սենսորային էկրանով, Ethernet միջերեսով, SD քարտի վրա Excel-ի հետ համատեղելի CSV ձևաչափով շուրջօրյա՝ 24/7 գրանցման համակարգով և ջերմաստիճանի վերահսկման ջերմազույգով։ Դուք կարող եք կառավարել UIP2000hdT սարքը ձեր դիտարկիչի միջոցով։ Հասանելի է ճնշման թվային տվիչ, որը միանում է UIP2000hdT սարքին։ UIP2000hdT սարքը կարող է ցույց տալ էլեկտրոդի վրա փաստացի զուտ ելքային հզորությունը։ Սա հեղուկում զուտ մեխանիկական ուլտրաձայնային հզորությունն է։ Սա թույլ է տալիս վերահսկել և ստուգել ուլտրաձայնային մշակման յուրաքանչյուր վայրկյանը, օրինակ՝ գործընթացի կառավարման կամ օպտիմալացման համար։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքերն ապահովում են բարձր վերարտադրելիությամբ և կրկնելիությամբ արդյունքներ։ Դուք կարող եք գծային կերպով մեծացնել մասշտաբը՝ ձեր արդյունքները հասցնելով արտադրական մակարդակի։ Իհարկե, Hielscher ընկերության տեխնիկական թիմը կաջակցի ձեզ համապատասխան փորձերը կազմակերպելու հարցում, և Hielscher ընկերությունը կաշխատի ձեզ հետ՝ ձեր գործընթացի աշխատանքն ապահովելու համար։

Այս սոնոէլեկտրաքիմիական համակարգը ցանկանալու քիչ բան է թողնում։ Միակ բանը, որը դեռ կարող է անհրաժեշտ լինել, երկրորդ UIP2000hdT սարքն է՝ որպես երկրորդ էլեկտրոդ։

Եթե նոր եք ծանոթանում քիմիայի այս ճյուղին, ստորև կգտնեք լրացուցիչ տեղեկություններ սոնոքիմիայի, էլեկտրաքիմիայի և սոնոէլեկտրաքիմիայի մասին։

Սոնոքիմիա + Էլեկտրաքիմիա = Սոնոէլեկտրաքիմիա

Սոնոէլեկտրաքիմիան էլեկտրաքիմիայի և սոնոքիմիայի համադրությունն է։

Էլեկտրաքիմիա

Էլեկտրաքիմիան ֆիզիկական քիմիային ավելացնում է էլեկտրականությունը։ Այն էլեկտրոնների փոխանցման միջոցով ռեագենտների կամ ռեակցիայի մասնակից նյութերի ակտիվացման առաջադեմ միջոց է։ Այն հնարավորություն է տալիս իրականացնել նպատակաուղղված, ընտրողական քիմիական փոխակերպումներ։ Էլեկտրաքիմիան մակերևութային երևույթ է։

Սոնոքիմիա

Սոնոքիմիան քիմիական ռեակցիաներին ավելացնում է ակուստիկ ու կավիտացիոն հոսք և ակտիվացման էներգիա։ Սոնոքիմիայի ամենակարևոր մեխանիզմը կավիտացիան է։ Ուլտրաձայնային դաշտում կավիտացիոն պղպջակների փլուզումն առաջացնում է տեղային տաք կետեր՝ ծայրահեղ պայմաններով, ինչպիսիք են 5000 կելվինից բարձր ջերմաստիճանները, մինչև 1000 մթնոլորտ ճնշումները և ժամում մինչև 1000 կիլոմետր արագությամբ հեղուկի շիթերը։ Սա բարելավում է էլեկտրոդների մակերևույթի վրա ընթացող էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները։
Կարդացեք ավելին սոնոքիմիայի մասին։

Սոնոէլեկտրաքիմիա

Սոնոէլեկտրաքիմիան համատեղում է վերոնշյալ երկու մեթոդները՝ էլեկտրաքիմիական համակարգում կիրառելով ուլտրաձայնային մշակում։ Ուլտրաձայնն ազդում է կարևոր էլեկտրաքիմիական պարամետրերի և քիմիական գործընթացների արդյունավետության վրա։ Ուլտրաձայնի առկայությունը զգալիորեն բարելավում է էլեկտրաքիմիական լուծույթը կամ էլեկտրաքիմիական բջջում էլեկտրավերլուծվող նյութի հիդրոդինամիկան։ Էլեկտրոդը ուլտրաձայնային եղջյուրին միացնելը դրական ազդեցություն է ունենում էլեկտրոդի մակերևութային ակտիվության և ամբողջ բջջում էլեկտրավերլուծվող նյութի մասնիկների կոնցենտրացիոն պրոֆիլի վրա։ Սոնոմեխանիկական ազդեցությունները բարելավում են էլեկտրաքիմիական մասնիկների զանգվածափոխադրումը լուծույթի հիմնական ծավալից դեպի էլեկտրաակտիվ մակերևույթ։ Ուլտրաձայնային էլեկտրոդը նվազեցնում է էլեկտրոդի մակերևույթի դիֆուզիոն շերտի հաստությունը, մեծացնում է էլեկտրոդային նստվածքի/գալվանական ծածկույթի հաստությունը, բարձրացնում է էլեկտրաքիմիական գործընթացների արագությունները, ելքերը և արդյունավետությունները, մեծացնում է էլեկտրոդային նստվածքի ծակոտկենությունն ու կարծրությունը, բարելավում է էլեկտրաքիմիական լուծույթներից գազի հեռացումը, մաքրում և վերաակտիվացնում է էլեկտրոդի մակերևույթը, նվազեցնում է էլեկտրոդների գերլարումները՝ մետաղի ապապասիվացման և էլեկտրոդի մակերևույթից գազային պղպջակների հեռացման միջոցով (որոնք առաջանում են կավիտացիայի և ակուստիկ հոսքի ազդեցությամբ), և ճնշում է էլեկտրոդի աղտոտումը։ Սոնոէլեկտրաքիմիայի կիրառությունները ներառում են էլեկտրապոլիմերացումը, էլեկտրակոագուլացումը, օրգանական էլեկտրասինթեզը, նյութերի էլեկտրաքիմիան, շրջակա միջավայրի էլեկտրաքիմիան, էլեկտրավերլուծական քիմիան, ջրածնի արտադրությունը և էլեկտրոդային նստեցումը։

Սոնոէլեկտրաքիմիան հոսքային քիմիայի կիրառություններում

Եթե սոնոէլեկտրաքիմիական գործընթացներն իրականացնում եք հոսքային համակարգում, կարող եք կարգավորել սոնոէլեկտրաքիմիական ռեակցիաների մնալու ժամանակը՝ փոփոխելով հոսքի ծավալային արագությունը։ Կրկնակի ազդեցության համար կարող եք ապահովել վերաշրջանառություն կամ նյութը բջջի միջով մղել մեկ անգամ։ Վերաշրջանառությունը կարող է օգտակար լինել ջերմաստիճանի կառավարման համար, օրինակ՝ սառեցման կամ տաքացման նպատակով ջերմափոխանակիչի միջով հոսք ապահովելով։
Եթե սոնոէլեկտրաքիմիական բջջային ռեակտորի ելքում օգտագործում եք հակաճնշման փական, կարող եք բարձրացնել բջջի ներսում ճնշումը։ Բջջի ներսում ճնշումը շատ կարևոր պարամետր է՝ ուլտրաձայնային մշակումն ինտենսիվացնելու և գազային փուլերի առաջացման վրա ազդելու համար։ Այն կարևոր է նաև ցածր եռման ջերմաստիճան ունեցող ռեակցիայի մասնակից նյութերի կամ արգասիքների հետ աշխատելիս։
Միջանցիկ հոսքի ռեժիմով աշխատանքը հնարավորություն է տալիս աշխատել անընդհատ և, հետևաբար, արտադրել ավելի մեծ ծավալներ։
Եթե նյութը հոսում է երկու էլեկտրոդների, օրինակ՝ սոնոտրոդի և բջջի պատի միջև, կարող եք կրճատել էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը։ Սա թույլ է տալիս ավելի լավ վերահսկել փոխանցվող էլեկտրոնների քանակը և ապահովել ռեակցիայի ավելի լավ ընտրողականություն։ Սա կարող է բարելավել արտադրանքի ճշգրտությունը, բաշխումը և ելքը։
Ընդհանուր առմամբ, հոսքային բջջով ռեակտորի համակարգում սոնոէլեկտրաքիմիական ռեակցիաները կարող են շատ ավելի արագ ընթանալ, քան պարբերական գործընթացում համապատասխան ռեակցիան։ Ռեակցիաները, որոնք կարող են տևել մինչև մի քանի ժամ, կարող են ավարտվել մի քանի րոպեում՝ ստանալով ավելի լավ արտադրանք։

Գրականություն / Հղումներ

• 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.