Sonoelectrochemistry 설정 – 2000 와트 초음파
Sonoelectrochemistry는 전기 화학과 초음파 화학의 이점을 결합합니다. 이러한 기술의 가장 큰 장점은 단순성, 저렴한 비용, 재현성 및 확장성입니다. Hielscher 초음파는 배치 및 인라인 사용을위한 완벽한 초음파 전기 화학 설정을 제공합니다. 다음으로 구성됩니다.
- 자동 튜닝, 진폭 제어 및 정교한 데이터 로깅 기능이있는 고급 초음파 발생기 (2000 와트),
- 초음파 혼이 있는 강력한 변환기(산업 등급, 2000와트, 20kHz),
- 초음파 진동을 줄이지 않는 전기 절연체
- 진폭 증가 또는 감소를 위한 초음파 부스터 혼
- 다양한 sonotrode 디자인 (sonotrode는 전극입니다. 음극 또는 양극.)
- 교체 가능한 세포벽이 있는 플로우 셀 반응기(알루미늄, 스테인리스강, 강철, 구리, …)
초음파와 전기화학을 결합할 수 있도록 고유한 설정을 개발하는 데 시간을 낭비할 필요가 없습니다. 표준 초음파 장비를 전기적으로 수정할 필요가 없습니다. 이 산업용 초음파 전기 화학 설정을 받고 화학 연구 및 공정 최적화에 노력과 시간을 집중하십시오!
Sonoelectrochemistry를 위한 설정 준비 완료
Hielscher 초음파는 적응 가능하고 유연한 구성으로 사용하기 쉬운 초음파 전기 화학 설정을 제공합니다. 이 설정은 일반 연구 개발 및 프로세스 최적화뿐만 아니라 중간 규모 생산에도 적합합니다. UIP2000hdT (2000 와트, 20kHz)의 sonotrode는 배치 설정에서 전극으로 사용하거나 플로우 셀과 인라인으로 사용할 수 있습니다. 독특한 전기 절연 설계가 되어 있습니다. sonoelectrochemical 변환기 업그레이드는 초음파 전력을 감소시키지 않습니다.
표준 sonotrode / 전극은 5 등급 티타늄이며 측면을 따라 초음파 강도의 균일 성을 최적화하도록 설계되었습니다. 알루미늄, 강철 또는 스테인리스강과 같은 다른 디자인 및 기타 재료를 사용할 수 있습니다. 이 설계의 특수 플로우 셀 반응기는 양쪽 끝의 플라스틱 연결부에 의해 전기적으로 절연된 알루미늄 몸체를 가지고 있습니다. 알루미늄 프로파일은 저렴한 희생 전극으로 사용할 수 있으며 강철, 스테인리스강 또는 구리와 같은 다른 재료로 쉽게 교체할 수 있습니다. 다른 셀 직경 또는 디자인을 사용할 수 있습니다. 그림의 셀은 초음파 전극과 세포체 사이에 약 2-4mm의 간격이 있습니다. 따라서 초음파는 세포체에도 음향 스트리밍과 캐비테이션을 일으킵니다. 이 디자인의 모든 표준 품목은 독일과 미국의 창고에서 사용할 수 있습니다. 물론 다른 모든 비전기적, 초음파 및 초음파 화학 공정에 대해 동일한 설정을 사용할 수 있습니다. 이 설정은 높은 전기 펄스(HEP)가 있는 초음파 지원 프로세스에도 작동합니다.
고급 산업 등급 구성 요소
UIP2000hdT는 벤치 탑 테스트와 생산 사이의 격차를 해소하기 위해 많은 고객이 사용합니다. 모든 Hielscher 기기는 연속 작동을 위해 제작되었습니다 – 24시간/7D/365D. UIP2000hdT는 터치 스크린, 이더넷 인터페이스, SD 카드의 24/7 Excel 호환 CSV 프로토콜 및 온도 모니터링을위한 열전대를 갖추고 있습니다. 브라우저를 통해 UIP2000hdT를 제어 할 수 있습니다. UIP2000hdT에 연결하는 디지털 압력 센서를 사용할 수 있습니다. UIP2000hdT는 전극에서 실제 순 전력 출력을 보여줄 수 있습니다. 이것은 액체의 순 기계적 초음파 전력입니다. 이를 통해 초음파 처리의 모든 초를 모니터링하고 검증 할 수 있습니다 (예 : 공정 제어 또는 최적화). Hielscher의 초음파 장치는 매우 재현 가능하고 반복 가능한 결과를 제공합니다. 결과를 프로덕션 수준으로 선형적으로 확장할 수 있습니다. 물론 Hielscher 기술 팀은 올바른 실험을 설정하는 데 도움을 줄 것이며 Hielscher는 귀하의 프로세스가 작동하도록 귀하와 협력 할 것입니다.
이 화학 분야를 처음 접하는 경우 아래에서 초음파 화학, 전기 화학 및 초음파 전기 화학에 대한 자세한 정보를 찾을 수 있습니다.
Sonochemistry + Electrochemistry = Sonoelectrochemistry
Sonoelectrochemistry는 전기 화학과 초음파 화학의 조합입니다.
전기화학
전기화학은 물리 화학에 전기를 추가합니다. 전자를 전달하여 시약 또는 반응물을 활성화하는 고급 수단입니다. 이를 통해 표적화되고 선택적인 화학적 변형이 가능합니다. 전기화학은 표면 현상입니다.
초음파 화학
Sonochemistry는 화학 반응에 음향 및 캐비테이션 흐름과 활성화 에너지를 추가합니다. 초음파 화학에서 가장 중요한 메커니즘은 캐비테이션입니다. 초음파장에서 캐비테이션 버블의 붕괴는 5000 켈빈 이상의 온도, 최대 1000 기압의 압력 및 최대 1000 킬로미터의 액체 제트와 같은 극한 조건에서 국부적 인 핫스팟을 생성합니다. 이것은 전극 표면의 전기화학 반응을 개선합니다.
sonoelectrochemistry (초음파 전기 화학)
Sonoelectrochemistry는 전기 화학 설정에 초음파를 적용하여 위에서 언급 한 두 가지 기술을 결합합니다. 초음파는 중요한 전기화학적 매개변수와 화학 공정의 효율성에 영향을 미칩니다. 전기화학 셀에서 전기 분석물의 전기 화학 용액 또는 유체 역학은 초음파의 존재에 의해 크게 향상됩니다. 전극을 초음파 혼에 결합하면 전극 표면 활성과 전체 셀에서 전기 분석물 종의 농도 프로파일에 긍정적인 영향을 미칩니다. Sonomechanical 효과는 벌크 용액에서 전기 활성 표면으로의 전기 화학 종의 질량 수송을 향상시킵니다. 초음파 전극은 전극 표면의 확산층 두께를 줄이고, 전극 증착/전기도금의 두께를 늘리고, 전기화학적 속도, 수율 및 효율성을 높이고, 전극 증착의 다공성 및 경도를 증가시키고, 전기화학 용액에서 가스 제거를 향상시킵니다. 전극 표면을 세척 및 재활성화하고, 전극 표면의 금속 디패시베이션 및 가스 기포 제거(캐비테이션 및 음향 흐름에 의해 유도됨)를 통해 전극 과전위를 줄이고, 전극 오염을 억제합니다. 초음파 전기 화학의 응용 분야에는 전기 중합, 전기 응고, 유기 전기 합성, 재료 전기 화학, 환경 전기 화학, 전기 분석 화학, 수소 생산 및 전극 증착이 포함됩니다.
유동 화학 응용 분야에서의 Sonoelectrochemistry
흐름 설정에서 초음파 전기화학 프로세스를 수행하는 경우 유속을 변경하여 초음파 전기화학 반응의 체류 시간을 조정할 수 있습니다. 반복적인 노출을 위해 재순환하거나 세포를 한 번 펌핑할 수 있습니다. 재순환은 예를 들어 냉각 또는 가열을 위해 열 교환기를 통해 흐르는 온도 제어에 유리할 수 있습니다.
소노 전기화학 전지 반응기의 출구에서 배압 밸브를 사용하면 셀 내부의 압력을 높일 수 있습니다. 셀 내부의 압력은 초음파 반응을 강화하고 기체 상의 생성에 영향을 미치는 매우 중요한 매개 변수입니다. 끓는점이 낮은 반응물 또는 제품으로 작업할 때도 중요합니다.
플로우 스루(flow-through) 모드에서 작동하면 연속 작동이 가능하여 더 많은 양을 생산할 수 있습니다.
재료가 두 전극 (예 : sonotrode와 세포벽 사이)으로 흐르면 전극 사이의 거리를 줄일 수 있습니다. 이를 통해 전달되는 전자의 수를 더 잘 제어하고 반응의 선택성을 높일 수 있습니다. 이를 통해 제품의 정확성, 유통 및 수율을 향상시킬 수 있습니다.
일반적으로 플로우 셀 반응기 배열에서의 초음파 전기화학 반응은 배치 공정에서의 아날로그 반응보다 훨씬 빠를 수 있습니다. 최대 몇 시간이 걸릴 수 있는 반응을 몇 분 안에 완료하여 더 나은 제품을 생산할 수 있습니다.
문헌 / 참고문헌
- 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.