Configurarea sonoelectrochimiei – Ecografie 2000 wați
Sonoelectrochimia combină beneficiile electrochimiei cu sonochimia. Cel mai mare avantaj al acestor tehnici este simplitatea, costul redus, reproductibilitatea și scalabilitatea. Hielscher Ultrasonics oferă configurare sonoelectrochimică completă pentru lot și utilizare în linie. Se compune din:
- un generator ultrasonic avansat (2000 wați) cu reglare automată, control al amplitudinii și înregistrare sofisticată a datelor,
- un traductor puternic cu corn ultrasonic (calitate industrială, 2000 wați, 20kHz),
- un izolator electric care nu reduce vibrațiile ultrasonice
- coarne de rapel cu ultrasunete pentru creșterea sau scăderea amplitudinii
- diverse modele sonotrode (Sonotrode este electrodul. Catod sau anod.)
- reactor cu celule de curgere cu pereți celulari interschimbabili (aluminiu, oțel inoxidabil, oțel, cupru, …)
Nu trebuie să vă pierdeți timpul dezvoltându-vă propria configurație doar pentru a putea combina ultrasunetele cu electrochimia. Nu este nevoie să efectuați modificări electrice la echipamentul standard cu ultrasunete. Obțineți această configurare industrială de sonoelectrochimie și concentrați-vă eforturile și timpul asupra cercetării chimice și optimizării proceselor!
Gata de utilizare Setup pentru Sonoelectrochemistry
Hielscher Ultrasonics oferă o configurație sonoelectrochimică ușor de utilizat, cu o configurație adaptabilă, flexibilă. Această configurație este potrivită pentru cercetarea și dezvoltarea generală și optimizarea proceselor, precum și pentru producția la scară medie. Sonotrode la UIP2000hdT (2000 wați, 20kHz) poate fi folosit ca un electrod într-o configurație lot sau în linie cu o celulă de flux. Are un design unic de izolare electrică. Actualizarea traductorului sonoelectrochimic nu reduce puterea cu ultrasunete.
Sonotrode standard / electrod este gradul 5 titan și este conceput pentru a optimiza uniformitatea intensității cu ultrasunete de-a lungul părții sale. Sunt disponibile și alte modele și alte materiale, cum ar fi aluminiu, oțel sau oțel inoxidabil. Reactorul special cu celule de flux din acest design are un corp din aluminiu care este izolat electric de conexiunile din plastic la ambele capete. Profilul de aluminiu poate fi folosit ca electrod de sacrificiu cu costuri reduse și poate fi ușor înlocuit cu alte materiale, cum ar fi oțelul, oțelul inoxidabil sau cuprul. Sunt disponibile și alte diametre sau modele de celule. Celula din desen are un spațiu de aproximativ 2-4 mm între electrodul cu ultrasunete și corpul celulei. Prin urmare, undele ultrasonice provoacă streaming acustic și cavitație și pe corpul celular. Toate articolele standard ale acestui design sunt disponibile în depozitele noastre din Germania și SUA. Desigur, puteți utiliza aceeași configurație pentru toate celelalte procese non-electrice, cu ultrasunete și sonochimice. Această configurație funcționează și pentru procesele susținute de ultrasunete cu impulsuri electrice ridicate (HEP).
Componente industriale avansate
UIP2000hdT este utilizat de mulți clienți pentru a reduce decalajul dintre testarea banc-top și producție. Toate instrumentele Hielscher sunt construite pentru funcționare continuă – 24h/7d/365d. UIP2000hdT este echipat cu ecran tactil, interfață Ethernet, 24/7 Excel compatibil CSV protocolare pe card SD și un termocuplu pentru monitorizarea temperaturii. Puteți controla UIP2000hdT prin intermediul browserului. Un senzor digital de presiune care se conectează la UIP2000hdT este disponibil. UIP2000hdT vă poate arăta puterea netă reală de ieșire la electrod. Aceasta este puterea mecanică netă cu ultrasunete în lichid. Acest lucru vă permite să monitorizeze și să verifice fiecare secundă de sonicare, de exemplu pentru controlul procesului sau optimizare. Dispozitivele cu ultrasunete de la Hielscher oferă rezultate foarte reproductibile și repetabile. Puteți scala rezultatele liniar la nivelul producției. Desigur, echipa tehnică Hielscher vă va sprijini în stabilirea experimentelor potrivite și Hielscher va lucra cu tine pentru a face procesul de lucru.
Dacă sunteți un nou venit în această ramură a chimiei, veți găsi mai multe informații despre sonochimie, electrochimie și sonoelectrochimie mai jos.
Sonochimie + Electrochimie = Sonoelectrochimie
Sonoelectrochimia este combinația dintre electrochimie și sonochimie.
electrochimie
Electrochimia adaugă electricitate chimiei fizice. Este un mijloc avansat de activare a reactivilor sau reactanților prin transferul de electroni. Permite transformări chimice țintite, selective. Electrochimia este un fenomen de suprafață.
Sonochimie
Sonochemistry adaugă flux acustic și cavitațional și energie de activare reacțiilor chimice. Cel mai important mecanism în sonochimia este cavitația. Colapsul bulelor de cavitație într-un câmp ultrasonic creează puncte fierbinți localizate cu condiții extreme, cum ar fi temperaturi de peste 5000 Kelvin, presiuni de până la 1000 de atmosfere și jeturi lichide de până la 1000 de kilometri pe oră. Acest lucru îmbunătățește reacțiile electrochimice pe suprafața electrozilor.
sonoelectrochimie
Sonoelectrochemistry combină cele două tehnici menționate mai sus prin aplicarea ultrasonication la o configurație electrochimică. Ecografia influențează parametrii electrochimici importanți și eficiența proceselor chimice. Soluția electrochimică sau hidrodinamica electroanalitului într-o celulă electrochimică este mult îmbunătățită de prezența ultrasunetelor. Cuplarea unui electrod la un corn ultrasonic are efecte pozitive asupra activității suprafeței electrodului și a profilului de concentrație al speciilor de electroanalit din întreaga celulă. Efectele sonomecanice îmbunătățesc transportul în masă al speciilor electrochimice de la soluția în vrac la suprafața electroactivă. Un electrod cu ultrasunete reduce grosimea stratului de difuzie la suprafața electrodului, crește grosimea depunerii / galvanizării electrodului, crește ratele electrochimice, randamentele și eficiențele, crește porozitatea și duritatea depunerii electrodului, îmbunătățește eliminarea gazelor din soluțiile electrochimice; Curăță și reactivează suprafața electrodului, reduce suprapotențialele electrodului, prin depasivarea metalelor și îndepărtarea bulelor de gaz de pe suprafața electrodului (indusă de cavitație și flux acustic) și suprimă murdărirea electrodului. Aplicațiile sonoelectrochimiei includ electropolimerizarea, electrocoagularea, electrosinteza organică, electrochimia materialelor, electrochimia mediului, chimia electroanalitică, producția de hidrogen și depunerea electrozilor.
Sonoelectrochimia în aplicațiile chimiei fluxului
Dacă efectuați procese sonoelectrochimice într-o configurație de flux, puteți regla timpul de rezidență al reacțiilor sonoelectrochimice variind debitul. Puteți recircula pentru expunere repetată sau pompați prin celulă o singură dată. Recircularea poate fi avantajoasă pentru controlul temperaturii, de exemplu prin trecerea printr-un schimbător de căldură pentru răcire sau încălzire.
Dacă utilizați o supapă de contrapresiune la ieșirea reactorului cu celule sono-electrochimice, puteți crește presiunea din interiorul celulei. Presiunea din interiorul celulei este un parametru foarte important pentru intensificarea sonicare și influența producerea fazelor gazoase. De asemenea, este important atunci când lucrați cu reactanți sau produse cu un punct de fierbere scăzut.
Funcționarea în modul flow-through permite funcționarea continuă și, prin urmare, producerea unor volume mai mari.
Dacă materialul curge între doi electrozi, de exemplu, sonotrode și peretele celular, puteți reduce distanța dintre electrozi. Acest lucru permite un control mai bun al numărului de electroni transferați și o mai bună selectivitate a reacției. Acest lucru poate îmbunătăți precizia, distribuția și randamentul produsului.
În general, reacțiile sonoelectrochimice într-un aranjament al reactorului cu celule de flux pot fi mult mai rapide decât reacția analogică într-un proces discontinuu. Reacțiile care pot dura până la câteva ore pot fi finalizate în câteva minute, producând un produs mai bun.
Literatură / Referințe
- 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.