Sistem për sonoelektrokimi – Ultratinguj me fuqi 2000 vat

Sonoelektrokimia ndërthur përfitimet e elektrokimisë me ato të sonokimisë. Përparësia më e madhe e këtyre teknikave është thjeshtësia, kostoja e ulët, riprodhueshmëria dhe mundësia për t’u shkallëzuar. Hielscher Ultrasonics ofron një sistem të plotë sonoelektrokimik për përdorim me lote dhe në linjë. Ai përbëhet nga:

• një gjenerator i avancuar ultrasonik (2000 vat) me akordim automatik, kontroll të amplitudës dhe regjistrim të sofistikuar të të dhënave,
• një transduktor i fuqishëm me brirë ultrasonikë (për përdorim industrial, 2000 vat, 20kHz),
• një izolues elektrik që nuk i zvogëlon dridhjet ultrasonike
• brirë përforcues ultrasonikë për rritjen ose zvogëlimin e amplitudës
• modele të ndryshme sonotrodash (Sonotroda është elektroda. Katodë ose anodë.)
• reaktor me qelizë rrjedhjeje me mure qelize të këmbyeshme (alumin, çelik i pandryshkshëm, çelik, bakër, …)

Nuk keni nevojë të humbni kohën duke zhvilluar sistemin tuaj vetëm që të mund të kombinoni ultratingujt me elektrokiminë. Nuk keni nevojë të bëni modifikime elektrike në pajisjet standarde me ultratinguj. Merrni këtë sistem industrial për sonoelektrokimi dhe përqendroni përpjekjet dhe kohën tuaj te kërkimi kimik dhe optimizimi i procesit!

Sistem i gatshëm për përdorim për sonoelektrokimi

Hielscher Ultrasonics ofron një sistem sonoelektrokimik të lehtë për t’u përdorur, me konfigurim të përshtatshëm dhe fleksibël. Ky sistem është i përshtatshëm për kërkim dhe zhvillim të përgjithshëm dhe optimizim procesesh, si edhe për prodhim në shkallë të mesme. Sonotroda e UIP2000hdT (2000 vat, 20kHz) mund të përdoret si elektrodë në një sistem me lote ose në linjë me një qelizë rrjedhjeje. Ajo ka një projektim unik të izolimit elektrik. Përmirësimi i transduktorit për përdorim sonoelektrokimik nuk e zvogëlon fuqinë ultrasonike.
Sonotroda/elektroda standarde është prej titani të klasës 5 dhe është projektuar për të optimizuar njëtrajtshmërinë e intensitetit ultrasonik përgjatë sipërfaqes së saj anësore. Ofrohen modele të tjera dhe materiale të tjera, si alumini, çeliku ose çeliku i pandryshkshëm. Reaktori i posaçëm me qelizë rrjedhjeje i këtij modeli ka një trup alumini që izolohet elektrikisht nga lidhjet plastike në të dy skajet. Profili i aluminit mund të përdoret si elektrodë sakrifikuese me kosto të ulët dhe mund të zëvendësohet lehtësisht me materiale të tjera, si çeliku, çeliku i pandryshkshëm ose bakri. Ofrohen diametra ose modele të tjera qelizash. Qeliza në vizatim ka një hapësirë prej rreth 2–4 mm ndërmjet elektrodës ultrasonike dhe trupit të qelizës. Prandaj valët ultrasonike shkaktojnë rrymëzim akustik dhe kavitacion edhe në trupin e qelizës. Të gjithë artikujt standardë të këtij modeli gjenden në magazinat tona në Gjermani dhe në SHBA. Sigurisht, mund ta përdorni të njëjtin sistem për të gjitha proceset e tjera ultrasonike dhe sonokimike joelektrike. Ky sistem funksionon edhe për procese të mbështetura nga ultratingujt me impulse të larta elektrike (HEP).

Komponentë të avancuar për përdorim industrial

UIP2000hdT përdoret nga shumë klientë për të kaluar nga testimet në tavolinë laboratori te prodhimi. Të gjitha instrumentet Hielscher janë ndërtuar për funksionim të vazhdueshëm – 24h/7d/365d. UIP2000hdT është i pajisur me ekran me prekje, ndërfaqe ethernet, regjistrim 24/7 në format CSV të pajtueshëm me Excel në kartë SD dhe një termoelement për monitorimin e temperaturës. Mund ta kontrolloni UIP2000hdT përmes shfletuesit tuaj. Ofrohet një sensor dixhital presioni që lidhet me UIP2000hdT. UIP2000hdT mund t’ju tregojë fuqinë reale neto në dalje te elektroda. Kjo është fuqia mekanike neto ultrasonike në lëng. Kjo ju lejon të monitoroni dhe të verifikoni çdo sekondë të trajtimit me ultratinguj, p.sh. për kontrollin ose optimizimin e procesit. Pajisjet ultrasonike të Hielscher japin rezultate me riprodhueshmëri dhe përsëritshmëri shumë të lartë. Mund t’i shkallëzoni rezultatet tuaja në mënyrë lineare deri në nivelin e prodhimit. Sigurisht, ekipi teknik i Hielscher do t’ju mbështesë në përgatitjen e eksperimenteve të duhura dhe Hielscher do të punojë me ju për ta bërë procesin tuaj të funksionojë.

Ky sistem për sonoelektrokimi lë pak për të dëshiruar. E vetmja gjë që mund të mbetet është një UIP2000hdT i dytë si elektrodë e dytë.

Nëse jeni fillestar në këtë degë të kimisë, më poshtë do të gjeni më shumë informacion rreth sonokimisë, elektrokimisë dhe sonoelektrokimisë.

Sonokimi + Elektrokimi = Sonoelektrokimi

Sonoelektrokimia është kombinimi i elektrokimisë me sonokiminë.

Elektrokimia

Elektrokimia i shton elektricitet k imisë fizike. Ajo është një mënyrë e avancuar për aktivizimin e reagentëve ose reaktantëve përmes transferimit të elektroneve. Ajo mundëson shndërrime kimike të synuara dhe selektive. Elektrokimia është një dukuri sipërfaqësore.

Sonokimia

Sonokimia u shton reaksioneve kimike rrjedhje akustike dhe kavitacionale, si edhe energji aktivizimi. Mekanizmi më i rëndësishëm në sonokimi është kavitacioni. Shembja e flluskave të kavitacionit në një fushë ultrasonike krijon pika të nxehta të lokalizuara me kushte ekstreme, si temperatura mbi 5000 kelvin, presione deri në 1000 atmosfera dhe rryma të vrullshme lëngu me shpejtësi deri në 1000 kilometra në orë. Kjo përmirëson reaksionet elektrokimike në sipërfaqen e elektrodave.
Lexoni më shumë rreth sonokimisë!

Sonoelektrokimia

Sonoelektrokimia kombinon dy teknikat e përmendura më sipër duke zbatuar trajtimin me ultratinguj në një sistem elektrokimik. Ultratingujt ndikojnë te parametra të rëndësishëm elektrokimikë dhe te efikasiteti i proceseve kimike. Tretësira elektrokimike ose hidrodinamika e elektroanalitit në një qelizë elektrokimike përmirësohet ndjeshëm nga prania e ultratingujve. Bashkimi i një elektrode me një bri ultrasonik ka efekte pozitive në aktivitetin e sipërfaqes së elektrodës dhe në profilin e përqendrimit të specieve të elektroanalitit në të gjithë qelizën. Efektet sonomekanike përmirësojnë transportin e masës së specieve elektrokimike nga masa e tretësirës drejt sipërfaqes elektroaktive. Një elektrodë ultrasonike zvogëlon trashësinë e shtresës së difuzionit në sipërfaqen e elektrodës, rrit trashësinë e depozitimit në elektrodë/veshjes elektrolitike, rrit shpejtësitë, rendimentet dhe efikasitetet elektrokimike, rrit porozitetin dhe fortësinë e depozitimit në elektrodë, përmirëson largimin e gazit nga tretësirat elektrokimike; pastron dhe riaktivizon sipërfaqen e elektrodës, zvogëlon mbipotencialet e elektrodës përmes depasivimit të metalit dhe largimit të flluskave të gazit nga sipërfaqja e elektrodës (të shkaktuara nga kavitacioni dhe rrjedhja akustike), si dhe pengon ndotjen e elektrodës. Zbatimet e sonoelektrokimisë përfshijnë elektropolimerizimin, elektrokoagulimin, elektrosintezën organike, elektrokiminë e materialeve, elektrokiminë mjedisore, kiminë elektroanalitike, prodhimin e hidrogjenit dhe depozitimin në elektrodë.

Sonoelektrokimia në zbatimet e kimisë në rrjedhje

Nëse kryeni procese sonoelektrokimike në një sistem me rrjedhje, mund ta rregulloni kohën e qëndrimit të reaksioneve sonoelektrokimike duke ndryshuar prurjen. Mund ta riqarkulloni materialin për ekspozim të përsëritur ose ta pomponi përmes qelizës vetëm një herë. Riqarkullimi mund të jetë i dobishëm për kontrollin e temperaturës, p.sh. duke e kaluar materialin përmes një shkëmbyesi nxehtësie për ftohje ose ngrohje.
Nëse përdorni një valvul kundërpresioni në dalje të reaktorit me qelizë sonoelektrokimike, mund ta rritni presionin brenda qelizës. Presioni brenda qelizës është një parametër shumë i rëndësishëm për të intensifikuar trajtimin me ultratinguj dhe për të ndikuar në prodhimin e fazave të gazta. Ai është gjithashtu i rëndësishëm kur punoni me reaktantë ose produkte me pikë të ulët vlimi.
Funksionimi me kalim të rrjedhës përmes qelizës mundëson punë të vazhdueshme dhe, rrjedhimisht, prodhimin e vëllimeve më të mëdha.
Nëse materiali rrjedh ndërmjet dy elektrodave, p.sh. sonotrodës dhe murit të qelizës, mund ta zvogëloni largësinë ndërmjet elektrodave. Kjo mundëson kontroll më të mirë të numrit të elektroneve të transferuara dhe selektivitet më të mirë të reaksionit. Kjo mund të përmirësojë saktësinë, shpërndarjen dhe rendimentin e produktit.
Në përgjithësi, reaksionet sonoelektrokimike në një sistem reaktori me qelizë rrjedhjeje mund të jenë shumë më të shpejta se reaksioni analog në një proces me lote. Reaksionet që mund të zgjasin deri në disa orë mund të përfundojnë brenda disa minutash, duke prodhuar një produkt më të mirë.

Literatura / Referencat

• 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.