Hielscher Ultrazvočna tehnologija

Sono-Elektrokemija in njene prednosti

Tukaj boste našli vse, kar morate vedeti o ultrazvočno elektrokemijo (sonoelektrokemija): delovno načelo, aplikacije, prednosti in sono-elektrokemična oprema – vse pomembne informacije o sonoelektrokemijo na eni strani.

Zakaj uporabljati Ultrasonics za elektrokemijo?

Kombinacija nizko frekvenčnih, ultrazvočnih valov visoke intenzivnosti z elektrokemičnih sistemov prihaja z večjo koristjo, ki izboljšujejo učinkovitost in hitrost pretvorbe elektrokemičnih reakcij.

Delovno načelo ultrazvočnosti

Za visoko zmogljivost ultrazvočno obdelavo, visoko intenzivnost, nizko frekvenčni ultrazvok ustvarja ultrazvočni generator in se preko ultrazvočne sonde (sonotrode) prenaša v tekočino. Ultrazvok visoke moči velja za ultrazvok v območju od 16-30kHz. Ultrazvočna sonda se širi in pogodbe npr. Ko ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino, izmenično visokega tlaka (kompresija) / nizkega tlaka (redkofakcija ali širitev) cikli ustvarijo minutne vakumske mehurčke ali votline, ki rastejo v več tlačni cikli. Med fazo stiskanja tekočine in mehurčkov je tlak pozitiven, medtem ko faza redkega dela proizvaja vakum (negativni tlak). Med cikli kompresije-širitve, votline v tekočini rastejo, dokler ne dosežejo velikosti, pri kateri ne morejo absorbirati več energije. V tem trenutku nasilno eksplodirajo. Implozija teh votlin ima za posledico različne zelo energične učinke, ki so znani kot pojav akustične / ultrazvočne kavitacije. Za akustično kavitacijo so značilni veliko bolj energični učinki, ki vplivajo na tekočine, trdne/tekoče sisteme kot tudi plinske/tekoče sisteme. Energijsko gosto območje ali kavitacialno območje je znano kot tako imenovano območje vroče točke, ki je najbolj energijsko gosto v bližnji bližini ultrazvočne sonde in upada z naraščajočo razdaljo od sonotrode. Glavne značilnosti ultrazvočne kavitacije vključujejo lokalno pojavlja zelo visoke temperature in pritiske ter ustrezne razlikovanja, turbulence, in tekoče pretakanje. Med implozijo ultrazvočnih votlin v ultrazvočnih vročih mestih se lahko merijo temperature do 5000 Kelvin, tlaki do 200 atmosfer in tekoči mletki z do 1000km/h. Ti izjemni energetsko intenzivni pogoji prispevajo k sonomehanskim in sonokemskim učinkom, ki na različne načine intenzivne elektrokemične sisteme.

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

Sonde ultrazvočnih procesorjev UIP2000hdT (2000 w, 20kHz) delujeta kot katoda in anoda v elektrolitični celici

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočni učinki na elektrokemične reakcije

  • Poveča množični prenos
  • Erozija / disperzije trdnih snovi (elektroliti)
  • Motnje trdnih/tekočih meja
  • Visokotlačni cikli

Učinki ultrazvočne na elektrokemične sisteme

Uporaba ultrasonikacije na elektrokemične reakcije je znana po različnih učinkih na elektrode, torej anodo in katodo, kot tudi elektrolitično raztopino. Ultrazvočna kavitacija in akustično pretakanje ustvarjata pomembno mikro gibanje, kar v reakcijsko tekočino ovira tekoča letala in vznemirjanje. To ima za rezultat izboljšano hidrodinamiko in gibanje tekoče/trdne zmesi. Ultrazvočna kavitacija zmanjšuje učinkovito debelino difuzijske plasti pri elektrodi. Zmanjšana difuzijska plast pomeni, da sonication zmanjša razliko koncentracije, kar pomeni konvergenco koncentracije v bližini elektrode in vrednost koncentracije v raztopini raztopine v raztopini raztopine v raztopini v raztopini v raztopini se spodbuja ultrazvočno. Vpliv ultrazvočne agitacije na koncentracijske gradiente med reakcijo zagotavlja trajno hranjenje sveže raztopine elektrode in odtegnjenje reagiranega materiala. To pomeni, da je sonication izboljšala celotno kinetiko, ki pospeši hitrost reakcije in povečuje donos reakcije.
Z vnosom ultrazvočne energije v sistem kot tudi s sonokemično tvorbo prostih radikalov je mogoče sprožiti elektrokemično reakcijo, ki bi sicer bila elektroinaktivna. 
Še en pomemben učinek akustičnih vibracij in pretakanje je učinek čiščenja na elektrodnih površinah. Pasivne plasti in lom na elektrodah omejujejo učinkovitost in hitrost reakcije elektrokemičnih reakcij. Ultrasonication ohranja elektrode trajno čist in popolnoma aktiven za reakcijo. Ultrasonication je dobro znan po svojih degasing učinkih, ki so koristni pri elektrokemičnih reakcijah, preveč. Odstranjevanje neželenih plinov iz tekočine, lahko reakcija teče bolj učinkovitost.

Prednosti ultrazvočno spodbuja elektrokemija

  • Povečani elektrokemični donosi
  • 􏰭Natančna hitrost elektrokemične reakcije
  • Izboljšana splošna učinkovitost
  • Zmanjšana raztopina 􏰭 plasti
  • Izboljšan prenos mase na elektrodi
  • Aktivacija površine na elektrodi
  • Odstranjevanje pasivnih plasti in lom
  • 􏰭Prepotentni elektrodi 􏰭
  • Učinkovito odpiranje rešitve
  • Vrhunska kakovost elektroplatinga
Ultrasonic electrodes improve the efficiency, yield and conversion rate of electrochemical processes.

Ultrazvočna sonda deluje kot elektroda. Ultrazvočni valovi spodbujajo elektrokemične reakcije, ki so posledica izboljšane učinkovitosti, višjih donosov in hitrejših stopenj pretvorbe.
Ko se sonication kombinira z elektrokemijo, je to sono-elektrokemija.

Aplikacije sonoelektrokemije

Sonoelektrokemijo lahko uporabimo za različne procese in v različnih panogah. Zelo pogoste uporabe sonoelektrokemije vključujejo naslednje:

  • Sinteza nanodelcev (elektrozinteza)
  • Sinteza vodika
  • Elektrokoagulacija
  • Obdelava odpadnih voda
  • Razbitje emulzije
  • Elektroplating / Elektrodeposicija

Sonoelektrokemična sinteza nanodelcev

Ultrasonication je bila uspešno uporabljena za sintezo različnih nanodelcev v elektrokemični sistem. Magnetit, kadmijev-selen (CdSe) nanocevke, platinasti nanodelci (NPs), zlati NPs, kovinski magnezij, bizmuten, Nano-srebro, ultra fini baker, volfram-kobalt (W–Co) lega nanočestice, samarija/redukovani grafenov oksid nanokomposit, sub-1nm poli(akrilna kislina)-capped bakrene nanočestice i mnogi drugi nano-velika prah su se sucefully proizvedeni uz uporabo sonoelektrokemerije.
Prednosti sonoelektrokemične sinteze nanodelcev vključujejo

  • izogibanje zmanjšanju učinkov in površinsko aktivnih snovi
  • uporaba vode kot vehikla
  • prilagajanje velikosti nanodelcev z različnih parametrov (ultrazvočna moč, gostota toka, potencial za talog in ultrazvočni vs elektrokemični pulzni časi)

Ashasssi-Sorkhabi in Bagheri (2014) sta sintetizovala polipirole filme sonoelektrokemično in rezultate primerjala z elektrokeično sintetiiziranimi polipiroli filmi. Rezultati kažejo, da je galvanostatična sonoelektrodeposicija proizvedla močno privajen in gladek polipirol (PPy) film na jeklu, s trenutno gostoto 4 mA cm–2 v 0,1 M oksalna kislina/0,1 M raztopina pirole. Z uporabo sonoelektrokemične polimerizacije so pridobili visoko odpornost in težke PPy filme z gladko površino. Izkazalo se je, da premazi PPy, ki jih pripravi sonoelektrokemijo, zagotavljajo bistveno zaščito pred korozijo jekla St-12. Sintetiziran premaz je bil enoten in je imel visoko odpornost na korozijo. Vse te rezultate lahko pripišemo dejstvu, da je ultrazvok povečal masni prenos reakantov in povzročil visoko stopnjo kemične reakcije preko akustične kavitacije ter posledičnih visokih temperatur in pritiskov. Veljavnost podatkov o impedancah za st-12 jeklene/dve PPy premazi/jedki medijski vmesnik so preverili z uporabo KK transformov, opazili pa so tudi nizke povprečne napake.

Hass in Gedanken (2008) sta poročala o uspešni sono-elektrokemični sintezi kovinskih magnezijevih nanodelcev. Učinkovitost sonoelektrokemičnega procesa reagenta Gringard v tetrahidrofuranu (THF) ali raztopini dibutildiglyma je bila 41,35% oziroma 33,08 %. Dodajanje zdravila AlCl3 raztopini zdravila Gringard je močno povečalo učinkovitost, kar jo je povečalo na 82,70 % oziroma 51,69 % v THF ali dibutildiglymu.

Sono-elektrokemična proizvodnja vodika

Ultrazvočno pospeševanje elektrolize bistveno poveča donos vodika iz vode ali alkalnih raztopin. Kliknite tukaj, če želite prebrati več o ultrazvočno pospešeni elektrolitični sintezi vodika!

Ultrazvočno podprta elektrokoagulacija

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.
Primeri za uspešne sono-elektrokoagulacijske procese so zmanjšanje cr(VI) na Cr(III) v farmacevtskih odpadnih vodah, Odstranitev totalnog fosfora iz utopina fine kemijske industrije s fosfatnim učinkom odvoza bila je 99,5% u roku od 10 min., odvoz barve i COD-a iz efluenta industrije pulpe i papira itd. Poročali so o učinkovitosti odstranjevanja barv, COD, Cr(VI), Cu(II) in P 100%, 95%, 100%, 97,3 %, oziroma 99,84 %. (prim. Al-Qodah & Al-Shannag, 2018)

Sonoelektrokemično razgradnja onesnaževal

Ultrazvočno spodbuja elektrokemično oksidacijo in/ali redukcijo reakcije se uporabljajo kot močna metoda za razgradnja kemičnih onesnaževal. Sonomehanski in sonokemični mehanizmi spodbujajo elektrokemično razgradnja onesnaževal. Ultrazvočno ustvarjena kavitacija ima za rezultat intenzivno vznemirjanje, mikro-mešanje, prenos mase in odstranitev pasivnih plasti iz elektrod. Ti kavitacialni učinki povzročijo predvsem povečanje prenosa trdne tekočine med elektrodami in raztopino. Sonokemični učinki neposredno vplivajo na molekule. Homolitični dekolte molekul ustvarja visoko reaktivne oksidante. V vodi in v prisotnosti kisika nastajajo radikali, kot so HO•, HO2• in O• . •Znano je, da so radikali OH pomembni za učinkovito razgradnja organskih materialov. Na splošno sonoelektrokemična razgradnja kaže visoko učinkovitost in je primerna za obdelavo velikih količin tokov odpadnih voda in drugih onesnaženih tekočin.
Lllanos et al. (2016) je na primer ugotovil, da je bil pomemben sinergični učinek pridobljen za dezinfekcijo vode, ko se je elektrokemični sistem povečal z sonifikacijo (sono-elektrokemična dezinfekcija). Ugotovilo se je, da je to povečanje stopnje dezfekcije povezano z zaviralnimi aggolomerati celic E. coli in okrepljeno proizvodnjo razkužilnih vrst. 
Esclapez et al. (2010) je pokazala, da je bil med razgradnjajo trikloroacetske kisline (TCAA) uporabljen posebej zasnovan sonoelektrokemični reaktor (vendar ni optimiziran), Prisotnost ultrazvukovog polja generirana UIP1000hd je dala bolje rezultate (frakcijska konverzija 97%, učinkovitost degradacije 26%, selektivnost 0,92 i trenutna učinkovitost 8%) pri nižjih ultrazvočnih intenzivnostih in volumetričnem toku. Glede na dejstvo, da pred pilotni sonoelektrokemični reaktor še ni bil optimiziran, je zelo verjetan, da se lahko ti rezultati še dodatno izboljšajo.

Ultrazvočna voltametrija in elektrodeposicija

Elektrodeposicija je bila izvedena galvanostatično pri trenutni gostoti 15 mA/cm2. Raztopine so bile izpostavljene ultrasonikaciji pred elektrodeposicijo 5–60 minut. A Hielscher UP200S sonda tipa ultrasonicator je bila uporabljena v ciklu 0,5. Ultrasonication je bila dosežena z neposrednim namočenjem ultrazvočne sonde v raztopino. Za oceno ultrazvočnega vpliva na raztopino pred elektrodeposicijo je bila uporabljena ciklična voltametrija (CV) za razkrivanje vedenja rešitev in omogoča napoved idealnih pogojev za elektrodeposicijo. Opaziti je treba, da se, ko je raztopina izpostavljena ultrasonikaciji pred elektrodeponacijo, deponiranje začne pri manj negativnih potencialnih vrednostih. To pomeni, da je pri istem toku v raztopini potreben manj potenciala, saj se vrsta v raztopini obnaša bolj aktivno kot pri ne ultrazvočnih. (prim. Yurdal & Karahan 2017)

Ultrazvočni UIP2000hdT (2000 w, 20kHz) kot katoda in/ali anode v rezervoarju

Ultrazvočni UIP2000hdT (2000 w, 20kHz) kot katoda in/ali anode v rezervoarju

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Visoko zmogljivost elektrokemičnih sond in SonoElectroReactors

Hielscher Ultrasonics je vaš dolgo izkušeni partner za visoko zmognjene ultrazvočne sisteme. Izdelujemo in distribuiramo najmodnejše ultrazvočne sonde in reaktorje, ki se po vsem svetu uporabljajo za zahtevne aplikacije v zahtevnih okoljih. Za sonoelektrokemijo je Hielscher razvil posebne ultrazvočne sonde, ki lahko delujejo kot katoda in/ali anoda, pa tudi ultrazvočne reaktorske celice, primerne za elektrokemične reakcije. Ultrazvočne elektrode in celice so na voljo za galvanske / voltaične, kot tudi elektrolitične sisteme.

Natančno nadzorovati Amplitudes za optimalne rezultate

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Vsi Hielscher ultrazvočni procesorji so natančno pod nadzorom in s tem zanesljivi delovni konji v R&D in proizvodnja. Amplitude je eden od ključnih procesnih parametrov, ki vplivajo na učinkovitost in učinkovitost sonokemično in sonomehansko inducirana reakcija. Vse Hielscher Ultrasonics’ procesorji omogočajo natančno nastavitev amplitude. Hielscher industrijski ultrazvočni procesorji lahko dostavijo zelo visoke amplitude in dostaviti zahtevano ultrazvočno intenzivnost za zahtevne sono-elektrokamične aplikacije. Amplitude do 200μm je mogoče enostavno neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji.
Natančne nastavitve amplitude in stalno spremljanje ultrazvočnih procesnih parametrov preko pametne programske opreme vam dajejo možnost, da vplivate na sonoelektrokemično reakcijo natančno. Med vsakim delovanjem sonication se vsi ultrazvočni parametri samodejno zapišejo na vgrajeno SD kartico, tako da se lahko vsak zagon oceni in nadzoruje. Optimalna sonication za najbolj učinkovite sonoelektrokemične reakcije!
Vsa oprema je zgrajena za uporabo 24/7/365 pod polno obremenitvijo in njegova robustnost in zanesljivost, da je delovni konj v vašem elektrokemični proces. Zaradi tega je Hielscherjeva ultrazvočna oprema zanesljivo delovno orodje, ki izpolnjuje vaše zahteve po sonoelektrokemičnih procesih.

Najvišja kakovost – Izdelano in izdelano v Nemčiji

Kot družinsko in družinsko podjetje Hielscher prednostno določa najvišje standarde kakovosti za svoje ultrazvočne procesorje. Vsi ultrazvočniktorji so zasnovani, izdelani in temeljito testirani v našem sedežu v Teltowu pri Berlinu v Nemčiji. Robustnost in zanesljivost Hielscherje ultrazvočne opreme, da je delovni konj v vaši proizvodnji. Delovanje 24/7 pod polno obremenitvijo in v zahtevnih okoljih je naravna značilnost Hielscherjevih ultrazvočnih sond in reaktorjev visoke zmogljivosti.

Pišite nam zdaj in nam povejte o svojih elektrokemičnih procesnih zahtevah! Priporočamo vam najbolj primerne ultrazvočne elektrode in nastavitev reaktorja!

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


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

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.

Literatura/reference