Hielscher Ultraschall Technologie

Sono-Elektrochemie a seng Virdeeler

Hei fannt Dir alles wat Dir wësse musst iwwer Ultraschallelektrochemie (Sonoelektrochemie): Aarbechtsprinzip, Uwendungen, Virdeeler an Sono-Elektrochemikalesch Ausrüstung – all relevant Informatioun iwwer Sonoelektrochemie op enger Säit.

Firwat Ultrasonics op Elektrochemie uwenden?

D'Kombinatioun vu gerénger Frequenz, Héichintensitéit Ultraschallwellen mat elektrochemesche Systeme kënnt mat vill Virdeeler, déi d'Effizienz an d'Konversiounsquote vun elektrochemesche Reaktiounen verbesseren.

De Schaffprinzip vun Ultrasonics

Fir performant Ultraschallveraarbechtung gëtt Héichintensitéit, nidderegfrequent Ultraschall vun engem Ultraschallgenerator generéiert an iwwer eng Ultraschallsonde (Sonotrode) an eng Flëssegkeet iwwerdroen. Héichkraaft Ultraschall gëtt als Ultraschall am Beräich vun 16-30kHz ugesinn. D'Ultraschallsonde erweitert sech an zitt sech zB bei 20kHz, wouduerch respektiv 20.000 Schwéngungen pro Sekonn an de Medium weiderginn. Wann d'Ultraschallwellen duerch d'Flëssegkeet reesen, alternéieren Héichdrock (Kompressioun) / Déifdrock (Rarefaktioun oder Ausdehnung) Zyklen kreéieren eng kleng Vakuumblasen oder Huelraim, déi iwwer verschidden Drockzyklen wuessen. Wärend der Kompressiounsphase vun der Flëssegkeet a Blasen ass den Drock positiv, wärend déi rarefaktesch Phase e Vakuum produzéiert (Negativen Drock). Wärend de Kompressions-Expansiounszyklen wuessen d'Huelraim an der Flëssegkeet bis se eng Gréisst erreechen, bei där se net méi Energie absorbéieren. Zu dësem Zäitpunkt implodéiere se hefteg. D'Implosioun vun dësen Huelraim féiert zu verschiddenen héich energesche Effekter, déi als Phänomen vun akustescher / Ultraschallkavitation bekannt sinn. Akustesch Kavitation zeechent sech duerch villfälteg héich energesch Effekter, déi Flëssegkeeten, fest / flësseg Systemer wéi och Gas / Flëssegsystemer beaflossen. D'Energiedicht Zon oder Kavitatiounszon ass bekannt als sougenannt Hot-Spot Zone, déi am meeschten energiedicht an der noer Ëmgéigend vun der Ultraschallsonde ass a fällt mat ëmmer méi grousser Distanz vun der Sonotrode of. D'Haaptcharakteristike vun Ultraschallkavitation enthalen lokal ganz héich Temperaturen an Drock a jeeweileg Differenzialen, Turbulenzen a flëssege Streaming. Wärend der Implosioun vun Ultraschall Huelraim an Ultraschall-Hot-Flecken, kënne Temperature vu bis zu 5000 Kelvin, Drock vu bis zu 200 Atmosphären a Flëssegstrale mat bis zu 1000 km / h gemooss ginn. Dës aussergewéinlech energieintensiv Bedéngungen droen zu sonomechaneschen a sonochemeschen Effekter bäi, déi elektrochemesch Systemer op verschidde Weeër verstäerken.

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

D'Sonden vun den Ultraschallveraarbechter UIP2000hdT (2000 Watt, 20 kHz) handelen als Kathode an Anode an enger elektrolytescher Zell

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall Effekter op Elektrochemesch Reaktiounen

  • Erhéijt d'Massentransfer
  • Erosioun / Dispersioune vu Feststoffer (Elektrolyte)
  • Ënnerbriechung vu festen / flëssege Grenzen
  • Héichdrock Zyklen

D'Effekter vun Ultrasonics op Elektrochemesch Systemer

D'Uwendung vun Ultraschall op elektrochemesch Reaktiounen ass bekannt fir verschidden Effekter op d'Elektroden, dh Anode a Kathode, souwéi d'elektrolytesch Léisung. Ultraschall Kavitation an akustesch Streaming generéieren bedeitend Mikrobewegung, flüchtegen Jets an Agitatioun an d'Reaktiounsflëssegkeet. Dëst Resultat verbessert Hydrodynamik a Bewegung vun der flësseger / fester Mëschung. Ultraschall Kavitation reduzéiert d'effektiv Dicke vun der Diffusiounsschicht bei enger Elektrode. Eng reduzéiert Diffusiounsschicht bedeit datt d'Sonikatioun de Konzentratiounsdifferenz miniméiert, dat heescht d'Konvergenz vun der Konzentratioun an der Géigend vun enger Elektrode an de Konzentratiounswert an der Bulk-Léisung ginn Ultraschall gefördert. Den Afloss vun Ultraschall-Agitatioun op d'Konzentratiounsgradienten wärend der Reaktioun garantéiert d'permanent Ernierung vu frëscher Léisung op d'Elektrode an ofkaarte vu reagéiertem Material. Dëst bedeit d'Sonikatioun huet d'Gesamtkinetik verbessert d'Reaktiounsquote beschleunegt an d'Reaktiounsausbezuel erhéicht.
Duerch d'Aféierung vun Ultraschallenergie an de System souwéi d'sonochemesch Bildung vu fräie Radikale kann eng elektrochemesch Reaktioun, déi soss elektroinaktiv gewiescht wier, initiéiert ginn. En anere wichtegen Effekt vun akustescher Vibratioun a Streaming ass de Botzeffekt op den Elektrodenflächen. Passivéierend Schichten a Verflossung un den Elektroden limitéieren d'Effizienz an d'Reaktiounsquote vun elektrochemesche Reaktiounen. Ultrasonikatioun hält d'Elektroden permanent propper a voll aktiv fir Reaktioun. Ultrasonikatioun ass bekannt fir seng Entgasungseffekter, déi och an elektrochemesche Reaktiounen nëtzlech sinn. Ewechhuele vun ongewollte Gasen aus der Flëssegkeet, kann d'Reaktioun méi efficace lafen.

Virdeeler vun Ultraschall geförderter Elektrochemie

  • Erhéicht elektrochemesch Ausbezuelen
  • 􏰭Enhanced electrochemical Reaktiounsgeschwindegkeet
  • Verbesserte Gesamteffizienz
  • Reduzéiert Diffusiounsschichten
  • Verbesserte Massentransfer op der Elektrode
  • Uewerfläch Aktivatioun un der Elektrode
  • Entfernung vu passivéierende Schichten a Verflossung
  • 􏰭 Reduzéiert Elektroden Iwwerpotentiale 􏰭
  • Effizient Entgasung vun der Léisung
  • Superior Galvaniséierungsqualitéit
Ultrasonic electrodes improve the efficiency, yield and conversion rate of electrochemical processes.

D'Ultraschallsond funktionéiert als Elektrode. D'Ultraschallwellen förderen elektrochemesch Reaktiounen, déi zu verbesserte Effizienz resultéieren, méi héich Ausbezuelen a méi séier Konversiounsraten.
Wann d'Sonikatioun mat Elektrochemie kombinéiert ass, ass dëst Sono-Elektrochemie.

Uwendungen vu Sonoelektrochemie

Sonoelektrochemie kann op verschidde Prozesser an a verschiddene Branchen applizéiert ginn. Ganz allgemeng Uwendungen vu Sonoelektrochemie enthalen déi folgend:

  • Nanopartikelsynthese (Elektrosynthese)
  • Waasserstoff Synthes
  • Elektrokoagulatioun
  • Ofwaasser Behandlung
  • Emulsiounen zerbriechen
  • Galvaniséieren / Elektrodepositioun

Sono-Elektrochemesch Synthese vun Nanopartikelen

Ultrasonikatioun war erfollegräich ugewannt fir verschidde Nanopartikelen an engem elektrochemesche System ze synthetiséieren. Magnetit, Kadmium-Selen (CdSe) Nanoutréier, Platin Nanopartikelen (NPs), Gold NPs, metallesch Magnesium, Bismuthen, Nano-Sëlwer, ultra-feine Koffer, Wolfram-Kobalt (W-Co) Legierung Nanopartikelen, Samaria / reduzéiert Grafenoxid Nanokomposit , sub-1nm Poly (Acrylsaier) -capped Kupfer Nanopartikelen a vill aner Nano-Gréisst Pudder goufen erfollegräich mat Sonoelektrochemie produzéiert.
Virdeeler vun der sonoelektrochemescher Nanopartikelsynthese gehéieren der

  • Vermeit vu Reduktiounsmëttelen a Surfaktanten
  • Benotze vu Waasser als Léisungsmëttel
  • Upassung vun der Nanopartikelgréisst mat ënnerschiddleche Parameteren (Ultraschallkraaft, Stroumdicht, Oflagepotential an d'Ultraschall vs elektrochemesch Pulszäite)

Ashasssi-Sorkhabi a Bagheri (2014) synthetiséiere Polypyrrol Filmer sonoelektrochemesch a vergläichen d'Resultater mat elektrocheesch synthetiséierte Polypyrrol Filmer. D'Resultater weisen datt d'galvanostatesch Sonoelektrodepositioun e staark ugehalen a glatem Polypyrrol (PPy) Film op Stol produzéiert huet, mat enger Stroumdicht vu 4 mA cm -2 an 0,1 M Oxalsäure / 0,1 M Pyrrol Léisung. Mat sonoelektrochemescher Polymeriséierung kruten se héich Resistenz an haart PPy Filmer mat glatterer Uewerfläch. Et gouf gewisen datt PPy Beschichtungen, déi duerch Sonoelektrochemie preparéiert ginn, substantiellen Korrosiounsschutz fir St-12 Stahl ubidden. Déi synthetiséiert Beschichtung war eenheetlech an hat eng héich Korrosiounsbeständegkeet. All dës Resultater kënnen der Tatsaach zougeschriwwe ginn datt den Ultraschall de Massentransfer vun de Reaktanten verbessert huet an héich chemesch Reaktiounsraten iwwer akustesch Kavitation an déi doraus resultéierend héich Temperaturen an Drock verursaacht huet. D'Validitéit vun Impedanzdate fir de St-12 Stol / zwee PPy Beschichtungen / korrosive Medieninterface gouf mat de KK transforméiert kontrolléiert, an niddreg Duerchschnëttsfeeler goufen observéiert.

Hass a Gedanken (2008) bericht déi erfollegräich sono-elektrochemesch Synthese vu metallesche Magnesium-Nanopartikel. D'Effizienzen am sonoelektrochemesche Prozess vum Gringard Reagens am Tetrahydrofuran (THF) oder an enger Dibutyldiglyme Léisung ware 41,35% respektiv 33,08%. Den AlCl3 zu der Gringard Léisung bäizefügen huet d'Effizienz dramatesch erhéicht, an et op 82,70% an 51,69% an THF respektiv Dibutyldiglyme erhéicht.

Sono-Elektrochemesch Waasserstoffproduktioun

Ultraschall gefërdert Elektrolyse erhéicht de Waasserstoffausbezuel vu Waasser oder alkalesche Léisungen däitlech. Klickt hei fir méi iwwer d'Ultraschall beschleunegt elektrolytesch Waasserstoffsynthese ze liesen!

Ultraschall assistéiert Elektrokoagulatioun

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.
Beispiller fir erfollegräich Sono-Elektrokoagulatiounsprozesser sinn d'Reduktioun vu Cr (VI) op Cr (III) am pharmazeuteschen Ofwaasser, d'Ewechhuele vu Gesamtphosphor aus Ofwaasser vun der feiner chemescher Industrie mat enger phosphorescher Entfernungseffizienz war 99,5% bannent 10 min. Faarf a BOD Entfernung aus Ofwaasser vun der Pulp- a Pabeierindustrie asw. Gemellt Entfernungseffizienz fir vu Faarf, BOD, Cr (VI), Cu (II) a P waren 100%, 95%, 100%, 97,3% an 99,84% , respektiv. (vgl. Al-Qodah & Al-Shannag, 2018)

Sono-Elektrochemesch Degradatioun vu Schuedstoffer

Ultraschall gefördert elektrochemesch Oxidatioun an / oder Reduktiounsreaktiounen ginn als mächteg Method applizéiert fir de chemesche Schuedstoff ofzebauen. Sonomechanesch a sonochemesch Mechanismen förderen d'elektrochemesch Degradatioun vu Schuedstoffer. Ultraschall generéiert Kavitation resultéiert an intensiv Agitatioun, Mikro-Mëschung, Massentransfer an d'Ewechhuele vu passiver Schichten aus den Elektroden. Dës cavitational Effekter resultéieren haaptsächlech an enger Verbesserung vum festflëssege Massentransfer tëscht den Elektroden an der Léisung. Sonochemesch Effekter beaflossen direkt Molekülen. Homolytesch Spaltung vu Molekülle kreéiert héich reaktiv Oxidantien. A wässerleche Medien a Präsenz vu Sauerstoff gi Radikale wéi HO •, HO2 • an O • produzéiert. • OH Radikale si bekannt fir wichteg fir déi effizient Zersetzung vun organesche Materialien. Insgesamt weist de sono-elektrochemesche Degradatioun héich Effizienz an ass gëeegent fir d'Behandlung vu grousse Volumen Ofwaasserstréim an aner verschmotzt Flëssegkeeten.
Zum Beispill, Lllanos et al. (2016) huet festgestallt datt e bedeitende synergisteschen Effekt fir Waasser Desinfektioun kritt gouf wann d'elektrochemescht System duerch Sonikatioun verstäerkt gouf (sono-elektrochemesch Desinfektioun) Dës Erhéijung vun der Desinfektiounsquote gouf fonnt mat der Ënnerdréckung E. coli Zell Aggolomerate wéi och eng verstäerkte Produktioun vun Desinfektiounsarten. Esclapez et al. (2010) huet gewisen datt e speziell designt sonoelektrochemesche Reaktor (awer net optiméiert) während der Skala-Up vun Trichloressigsäure (TCAA) Degradatioun benotzt gouf, d'Präsenz vum Ultraschallfeld mat der UIP1000hd generéiert huet besser Resultater (fractional Konversioun 97%, Degradatiounseffizienz 26%, Selektivitéit 0,92 an aktuell Effizienz 8%) bei méi nidderegen Ultraschallintensitéiten a Volumenstroum. Wann Dir de Fakt berécksiichtegt, datt de pre-pilot sonoelektrochemesche Reaktor nach net optiméiert war, ass et ganz wahrscheinlech datt dës Resultater nach weider kënne verbessert ginn.

Ultraschall Voltammetrie an Elektrodepositioun

Elektrodepositioun gouf galvanostatesch mat Stroumdicht vu 15 mA / cm2 ausgefouert. Léisunge goufen Ultraschall virun Elektrodepositioun fir 5-60 Minutten ausgesat. En Hielscher UP200S Sonde-Typ Ultraschall gouf zu enger Zykluszäit vun 0,5 benotzt. Ultrasonikatioun gouf erreecht andeems d'Ultraschallsonde direkt an d'Léisung getippt gouf. Fir den Ultraschall Impakt op d'Léisung virun der Elektrodepositioun ze evaluéieren, gouf zyklesch Voltammetrie (CV) benotzt fir Léisungsverhalen z'entdecken a mécht et méiglech ideal Konditioune fir Elektrodepositioun virauszegesinn. Et gëtt beobachtet datt wann d'Léisung der Ultraschall virun der Elektrodepositioun ausgesat ass, fänkt d'Depositioun mat manner negativen potenziellen Wäerter un. Dëst bedeit datt beim selwechte Stroum an der Léisung manner Potenzial erfuerderlech ass, well d'Aart an der Léisung méi aktiv verhält wéi an net-ultrasonikéiert. (vgl. Yurdal & Karahan 2017)

Ultraschall UIP2000hdT (2000 Watt, 20 kHz) als Kathode an / oder Anode an engem Tank

Ultraschall UIP2000hdT (2000 Watt, 20 kHz) als Kathode an / oder Anode an engem Tank

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


High-Performance Electrochemical Probes a SonoElectroReactors

Hielscher Ultrasonics ass Äre laangjäregen erfuerene Partner fir performant Ultraschallsystemer. Mir fabrizéieren a verdeele modernste Ultraschallsonden a Reaktoren, déi weltwäit fir schwéier Aufgaben a fuerderen Ëmfeld benotzt ginn. Fir Sonoelektrochemie huet Hielscher speziell Ultraschallsonden entwéckelt, déi als Kathode an / oder Anode kënne funktionéieren, souwéi Ultraschallreaktorzellen, déi fir elektrochemesch Reaktiounen gëeegent sinn. Ultraschallelektroden an Zellen si verfügbar fir galvanesch / voltaesch wéi och elektrolytesch Systemer.

Genau kontrolléierbar Amplituden fir optimal Resultater

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.All Hielscher Ultraschallveraarbechter si präzis kontrolléierbar an doduerch zouverléisseg Aarbechtspäerd zu R&D a Produktioun. D'Amplitude ass eng vun den entscheedende Prozessparameteren déi d'Effizienz an d'Effektivitéit vu sonochemesch a sonomechanesch induzéierte Reaktiounen beaflossen. All Hielscher Ultrasonics’ Prozessoren erlaben de präzise Kader vun der Amplitude. Hielscher industrielle Ultraschallveraarbechter kënne ganz héich Amplituden liwweren an déi erfuerderlech Ultraschallintensitéit fir exigent sono-elektrochamesch Uwendunge liwweren. Amplituden vu bis zu 200 µm kënne ganz kontinuéierlech a 24/7 Operatioun lafen.
Präzis Amplitude-Astellungen an déi permanent Iwwerwaachung vun den Ultraschall-Prozessparameter iwwer Smart Software ginn Iech d'Méiglechkeet déi sonoelektrochemesch Reaktioun präzis ze beaflossen. Wärend all Opléisungslaf ginn all Ultraschallparameter automatesch op enger agebauter SD-Kaart opgeholl, sou datt all Run kann evaluéiert a kontrolléiert ginn. Optimal Opléisung fir effizientesten sonoelektrochemesch Reaktiounen!
All Ausrüstung ass fir den 24/7/365 Gebrauch ënner voller Belaaschtung gebaut a seng Robustheet an Zouverlässegkeet maachen et zum Aarbechtspäerd an Ärem elektrochemesche Prozess. Dëst mécht Hielscher Ultraschallausrüstung zu engem zouverléissegen Aarbechtsinstrument dat Är sonoelektrochemesche Prozessbedéngungen erfëllt.

Héchst Qualitéit – Designt an hiergestallt an Däitschland

Als Familljebesëtzend a Familljebetrib, Hielscher prioritär héchste Qualitéitsnormen fir seng Ultraschallveraarbechter. All Ultraschaller ginn entwéckelt, fabrizéiert a grëndlech getest an eisem Sëtz zu Teltow bei Berlin, Däitschland. Robustheet an Zouverlässegkeet vun Hielscher Ultraschallausrüstung maachen et zu engem Aarbechtspäerd an Ärer Produktioun. 24/7 Operatioun ënner voller Belaaschtung an a fuerderen Ëmfeld ass eng natierlech Charakteristik vun Hielscher héich performante Ultraschallsonden a Reaktoren.

Kontaktéiert eis elo a sot eis iwwer Är elektrochemesch Prozessufuerderungen! Mir empfeelen Iech déi passend Ultraschallelektroden a Reaktor Setup!

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










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

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.

Literatur / Referenzen