Sonoelectrochemistry Setup – 2000 Watt Ultraschall
Sonoelectrochemistry kombinéiert d'Virdeeler vun der Elektrochemie mat Sonochemie. De gréisste Virdeel an dësen Techniken ass hir Einfachheet, niddreg Käschte, Reproduktioun an Skalierbarkeet. Hielscher Ultrasonics bitt komplett sonoelectrochemical Setup fir Batch an Inline Benotzung. Et besteet aus:
- en fortschrëttlechen Ultraschallgenerator (2000 Watt) mat Autotuning, Amplitude Kontroll a raffinéiert Datelogging,
- e mächtege Transducer mat Ultraschallhorn (industriell Grad, 2000 Watt, 20kHz),
- en elektreschen Isolator deen d'Ultraschallvibrationen net reduzéiert
- Ultraschall Booster Horn fir Amplituden Erhéijung oder Ofsenkung
- verschidde Sonotrode Designs (D'Sonotrode ass d'Elektrode. Kathode oder Anode.)
- Flowzellreaktor mat austauschbaren Zellmauer (Aluminium, Edelstol, Stol, Kupfer, …)
Dir musst Är Zäit net verschwenden fir Ären eegene Setup z'entwéckelen just fir datt Dir Ultraschall mat Elektrochemie kombinéiere kënnt. Dir braucht keng elektresch Ännerunge fir Standard Ultraschallausrüstung ze maachen. Kritt dës industriell Sonoelectrochemistry Setup a fokusséiert Är Efforten an Zäit op Är chemesch Fuerschung a Prozessoptimiséierung!
Ready to use Setup for Sonoelectrochemistry
Hielscher Ultrasonics bitt en einfach ze benotzen sonoelectrochemical Setup mat enger adaptéierbarer, flexibeler Konfiguratioun. Dëse Setup ass gëeegent fir allgemeng Fuerschung an Entwécklung a Prozessoptimiséierung wéi och fir mëttel Skala Produktioun. D'Sonotrode am UIP2000hdT (2000 Watt, 20kHz) kann als Elektrode an engem Batch-Setup oder inline mat enger Flowzelle benotzt ginn. Et huet eng eenzegaarteg elektresch Isolatioun Design. De sonoelectrochemical Transducer Upgrade reduzéiert d'Ultraschallkraaft net.
D'Standard Sonotrode / Elektrode ass Grad 5 Titan an ass entwéckelt fir d'Uniformitéit vun der Ultraschallintensitéit laanscht seng Säit ze optimiséieren. Aner Designen an aner Materialien wéi Aluminium, Stahl oder Edelstahl sinn verfügbar. De spezielle Flowzellreaktor vun dësem Design huet en Aluminiumkierper, deen duerch d'Plastikverbindungen op béide Enden elektresch isoléiert ass. Den Aluminiumprofil kann als Low-Cost Afferelektrode benotzt ginn a kann einfach duerch aner Materialien wéi Stol, Edelstol oder Kupfer ersat ginn. Aner Zell Duerchmiesser oder Motiver sinn sinn. D'Zelle an der Zeechnung huet e Spalt vun ongeféier 2-4 mm tëscht der Ultraschallelektrode an dem Zellkierper. Dofir verursaachen d'Ultraschallwellen och akustesch Streaming a Kavitatioun am Zellkierper. All Standardartikele vun dësem Design sinn an eise Lager an Däitschland an den USA verfügbar. Natierlech kënnt Dir dee selwechte Setup fir all aner net-elektresch Ultraschall- a sonochemesch Prozesser benotzen. Dëse Setup funktionnéiert och fir Ultraschall-ënnerstëtzte Prozesser mat héije elektresche Impulser (HEP).
Fortgeschratt industriell Grad Komponente
D'UIP2000hdT gëtt vu ville Cliente benotzt fir de Gruef tëscht Bench-Top Testen a Produktioun ze iwwerbrécken. All Hielscher Instrumenter si fir kontinuéierlech Operatioun gebaut – 24h/7d/365d. Den UIP2000hdT ass mat Touchscreen, Ethernet Interface, 24/7 Excel-kompatibel CSV-Protokolléierung op SD-Kaart an engem Thermoelement fir Temperaturmonitoring ausgestatt. Dir kënnt d'UIP2000hdT iwwer Äre Browser kontrolléieren. En digitalen Drocksensor deen un den UIP2000hdT verbënnt ass verfügbar. D'UIP2000hdT kann Iech déi aktuell Netzkraaftoutput op der Elektrode weisen. Dëst ass déi net mechanesch Ultraschallkraaft an der Flëssegkeet. Dëst erlaabt Iech all Sekonn vun der Sonikatioun ze iwwerwaachen an z'iwwerpréiwen, zB fir Prozesskontrolle oder Optimiséierung. Ultraschall Geräter vun Hielscher bidden ganz reproduzéierbar a widderhuelend Resultater. Dir kënnt Är Resultater linear op Produktiounsniveau skaléieren. Natierlech wäert d'Hielscher technesch Team Iech ënnerstëtzen fir déi richteg Experimenter opzestellen an den Hielscher schafft mat Iech fir Äre Prozess ze maachen.

D'Sonden vun den Ultraschallprozessoren UIP2000hdT (2000 Watt, 20kHz) handelen als Kathode an Anode an enger elektrolytescher Zell
Wann Dir en Newcomer zu dëser Branche vun der Chimie sidd, fannt Dir méi Informatiounen iwwer Sonochemie, Elektrochemie a Sonoelektrochemie hei ënnen.
Sonochemistry + Electrochemistry = Sonoelectrochemistry
Sonoelectrochemistry ass d'Kombinatioun vun Elektrochemie a Sonochemie.
elektrochemie
Elektrochemie füügt Elektrizitéit zur kierperlecher Chimie derbäi. Et ass e fortgeschratt Mëttel fir Reagenzen oder Reaktanten z'aktivéieren andeems se Elektronen transferéieren. Et erméiglecht geziilt, selektiv chemesch Transformatiounen. Elektrochemie ass en Uewerflächephenomen.
Sonochemie
Sonochemistry füügt akustesch a kavitational Flow an Aktivéierungsenergie fir chemesch Reaktiounen. De wichtegste Mechanismus an der Sonochemie ass Kavitatioun. Den Zesummebroch vu Kavitatiounsblasen an engem Ultraschallfeld entsteet lokaliséierter Hotspots mat extremen Konditiounen, wéi Temperaturen vu méi wéi 5000 Kelvin, Drock vu bis zu 1000 Atmosphären a Flëssegjets vu bis zu 1000 Kilometer pro Stonn. Dëst verbessert elektrochemesch Reaktiounen op der Uewerfläch vun den Elektroden.
sonoelectrochemistry
Sonoelectrochemistry kombinéiert déi zwou uewe genannten Techniken andeems Dir Ultraschall op en elektrochemesche Setup applizéiert. Ultraschall beaflosst wichteg elektrochemesch Parameteren an d'Effizienz vu chemesche Prozesser. D'elektrochemesch Léisung oder d'Hydrodynamik vum Elektroanalyt an enger elektrochemescher Zell gëtt duerch d'Präsenz vum Ultraschall staark verbessert. D'Kopplung vun enger Elektrode un en Ultraschallhorn huet positiv Auswierkungen op d'Elektrode-Uewerflächaktivitéit an de Konzentratiounsprofil vun den Elektroanalyt-Arten an der ganzer Zell. Sonomechanesch Effekter verbesseren de Massentransport vun elektrochemeschen Aarte vun der Bulkléisung op déi elektroaktiv Uewerfläch. Eng Ultraschallelektrode verklengert d'Diffusiounsschichtdicke bei der Elektroden Uewerfläch, erhéicht d'Dicke vun der Elektrodenablagerung / Elektroplatéierung, erhéicht d'elektrochemesch Tariffer, d'Ausbezuelen an d'Effizienz, erhéicht d'Porositéit an d'Härheet vun der Elektrodenablagerung, verbessert d'Gasentfernung aus elektrochemesche Léisungen; botzt a reaktivéiert d'Elektrodenoberfläche, reduzéiert d'Iwwerpotential vun der Elektroden, duerch Metalldepassivatioun a Gasblasenentfernung op der Elektroden Uewerfläch (entschëllegt duerch Kavitatioun an akustesche Flux), an ënnerdréckt Elektroden Fouling. Uwendunge vu Sonoelektrochemie enthalen Elektropolymeriséierung, Elektrokoagulatioun, organesch Elektrosynthese, Material Elektrochemie, Ëmweltelektrochemie, elektroanalytesch Chimie, Waasserstoffproduktioun an Elektrodenablagerung.
Sonoelectrochemistry an Flow Chemistry Uwendungen
Wann Dir sonoelectrochemical Prozesser an engem Flux Setup Leeschtunge, Dir kënnt d'Residenz Zäit vun sonoelectrochemical Reaktioune ajustéieren vun der Flux Taux variéieren. Dir kënnt fir widderholl Belaaschtung recirkuléieren oder eemol duerch d'Zelle pompelen. D'Rezirkulatioun kann avantagéis sinn fir d'Temperaturkontrolle, zB andeems en duerch en Wärmetauscher fléisst fir ze killen oder z'erhëtzen.
Wann Dir e Réckdruckventil am Outlet vum sono-elektrochemesche Zellreaktor benotzt, kënnt Dir den Drock an der Zell erhéijen. Den Drock an der Zell ass e ganz wichtege Parameter fir d'Sonicatioun ze verstäerken an d'Produktioun vu Gasphasen ze beaflossen. Et ass och wichteg wann Dir mat Reaktanten oder Produkter mat engem nidderegen Kachpunkt schafft.
Operatioun am Flow-through Modus erlaabt kontinuéierlech Operatioun an domat d'Produktioun vu gréissere Bänn.
Wann d'Material tëscht zwou Elektroden fléisst, zB Sonotrode an Zellmauer, kënnt Dir d'Distanz tëscht den Elektroden reduzéieren. Dëst erlaabt eng besser Kontroll vun der Unzuel vun iwwerdroen Elektronen a besser Selektivitéit vun der Reaktioun. Dëst kann d'Produktgenauegkeet, d'Verdeelung an d'Ausbezuele verbesseren.
Allgemeng kënne sonoelektrochemesch Reaktiounen an enger Flowzellreaktorarrangement vill méi séier sinn wéi d'analog Reaktioun an engem Batchprozess. Reaktiounen déi bis zu e puer Stonnen daueren kënnen an e puer Minutten ofgeschloss ginn, e bessert Produkt produzéieren.
Literatur / Referenzen
- 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.