Setup sonoelettrochimico – 2000 watt di ultrasuoni

La sonoelettrochimica combina i vantaggi dell'elettrochimica con la sonochimica. Il vantaggio principale di queste tecniche è la loro semplicità, il basso costo, la riproducibilità e la scalabilità. Hielscher Ultrasonics offre una configurazione sonoelettrochimica completa per l'uso in batch e in linea. È composto da:

• un generatore di ultrasuoni avanzato (2000 watt) con autotuning, controllo dell'ampiezza e sofisticata registrazione dei dati,
• un potente trasduttore con tromba a ultrasuoni (di tipo industriale, 2000 watt, 20kHz),
• un isolante elettrico che non riduce le vibrazioni ultrasoniche
• trombe booster a ultrasuoni per l'aumento o la diminuzione dell'ampiezza
• vari modelli di sonotrodi (il sonotrodo è l'elettrodo. Catodo o anodo).
• reattore a celle di flusso con pareti di cella intercambiabili (alluminio, acciaio inox, acciaio, rame, …)

Non è necessario perdere tempo a sviluppare una propria configurazione per poter combinare gli ultrasuoni con l'elettrochimica. Non è necessario apportare modifiche elettriche alle apparecchiature a ultrasuoni standard. Procuratevi questa configurazione sonoelettrochimica industriale e concentrate i vostri sforzi e il vostro tempo sulla ricerca chimica e sull'ottimizzazione dei processi!

Setup pronto all'uso per la sonoelettrochimica

Hielscher Ultrasonics offre un impianto sonoelettrochimico di facile utilizzo con una configurazione flessibile e adattabile. Questa configurazione è adatta per la ricerca e lo sviluppo in generale, per l'ottimizzazione dei processi e per la produzione su media scala. Il sonotrodo dell'UIP2000hdT (2000 watt, 20kHz) può essere utilizzato come elettrodo in una configurazione batch o in linea con una cella a flusso. Ha un design unico di isolamento elettrico. L'aggiornamento del trasduttore sonoelettrochimico non riduce la potenza ultrasonica.
Il sonotrodo/elettrodo standard è in titanio di grado 5 ed è progettato per ottimizzare l'uniformità dell'intensità ultrasonica lungo il suo lato. Sono disponibili altri design e altri materiali come alluminio, acciaio o acciaio inossidabile. Lo speciale reattore a cella di flusso di questo progetto ha un corpo in alluminio che è isolato elettricamente dalle connessioni in plastica ad entrambe le estremità. Il profilo in alluminio può essere utilizzato come elettrodo sacrificale a basso costo e può essere facilmente sostituito con altri materiali come acciaio, acciaio inox o rame. Sono disponibili altri diametri o design di celle. La cella nel disegno presenta uno spazio di circa 2-4 mm tra l'elettrodo a ultrasuoni e il corpo della cella. Pertanto, le onde ultrasoniche provocano un flusso acustico e una cavitazione anche sul corpo della cella. Tutti gli articoli standard di questo progetto sono disponibili nei nostri magazzini in Germania e negli Stati Uniti. Naturalmente è possibile utilizzare la stessa configurazione per tutti gli altri processi ultrasonici e sicochimici non elettrici. Questa configurazione funziona anche per i processi supportati da ultrasuoni con impulsi elettrici elevati (HEP).

Sonoelettrochimica

La sonoelettrochimica combina le due tecniche sopra menzionate applicando gli ultrasuoni a un impianto elettrochimico. Gli ultrasuoni influenzano importanti parametri elettrochimici e l'efficienza dei processi chimici. La soluzione elettrochimica o l'idrodinamica dell'elettroanalita in una cella elettrochimica è notevolmente migliorata dalla presenza di ultrasuoni. L'accoppiamento di un elettrodo a una tromba a ultrasuoni ha effetti positivi sull'attività della superficie dell'elettrodo e sul profilo di concentrazione delle specie elettroanalitiche nell'intera cella. Gli effetti sonomeccanici migliorano il trasporto di massa delle specie elettrochimiche dalla soluzione bulk alla superficie elettroattiva. Un elettrodo a ultrasuoni riduce lo spessore dello strato di diffusione sulla superficie dell'elettrodo, aumenta lo spessore del deposito/elettroplaccatura dell'elettrodo, aumenta i tassi, i rendimenti e le efficienze elettrochimiche, aumenta la porosità e la durezza del deposito dell'elettrodo, migliora la rimozione del gas dalle soluzioni elettrochimiche; pulisce e riattiva la superficie dell'elettrodo, riduce i sovrapotenziali dell'elettrodo, attraverso la depassivazione del metallo e la rimozione delle bolle di gas sulla superficie dell'elettrodo (indotte dalla cavitazione e dal flusso acustico) e sopprime le incrostazioni dell'elettrodo. Le applicazioni della sonoelettrochimica comprendono l'elettrolimerizzazione, l'elettrocoagulazione, l'elettrosintesi organica, l'elettrochimica dei materiali, l'elettrochimica ambientale, la chimica elettroanalitica, la produzione di idrogeno e il deposito di elettrodi.

La sonoelettrochimica nelle applicazioni della chimica di flusso

Se si eseguono processi sonoelettrochimici in una configurazione a flusso, è possibile regolare il tempo di permanenza delle reazioni sonoelettrochimiche variando la portata. È possibile ricircolare per esposizioni ripetute o pompare attraverso la cella una sola volta. Il ricircolo può essere vantaggioso per il controllo della temperatura, ad esempio passando attraverso uno scambiatore di calore per il raffreddamento o il riscaldamento.
Se si utilizza una valvola di contropressione all'uscita del reattore della cella sono-elettrochimica, è possibile aumentare la pressione all'interno della cella. La pressione all'interno della cella è un parametro molto importante per intensificare la sonicazione e influenzare la produzione di fasi gassose. È importante anche quando si lavora con reagenti o prodotti con un basso punto di ebollizione.
Il funzionamento in modalità flow-through consente il funzionamento continuo e quindi la produzione di volumi maggiori.
Se il materiale scorre tra due elettrodi, ad esempio tra il sonotrodo e la parete cellulare, è possibile ridurre la distanza tra gli elettrodi. Ciò consente un migliore controllo del numero di elettroni trasferiti e una migliore selettività della reazione. Ciò può migliorare l'accuratezza, la distribuzione e la resa del prodotto.
In generale, le reazioni sonoelettrochimiche in un reattore a celle di flusso possono essere molto più veloci della reazione analoga in un processo batch. Reazioni che possono richiedere anche diverse ore possono essere completate in pochi minuti, ottenendo un prodotto migliore.