Hielscher ultrazvučna tehnologija

Sono-Elektrohemija i njene prednosti

Ovde ćete pronaći sve što treba da znate o ultrazvučnom elektrohemiji (sonoelektrohemija): princip rada, primena, prednosti i sono-elektrohemijska oprema – sve relevantne informacije o sonoelektrohemiji na jednoj stranici.

Zašto primenjivati ultrazvuk na elektrohemiju?

Kombinacija niskofrekventnih ultrazvučnih talasa visokog intenziteta sa elektrohemijskim sistemima dolazi sa prednostima manifolda, koje poboljšavaju efikasnost i stopu konverzije elektrohemijskih reakcija.

Radni princip ultrazvuka

Za ultrazvučnu obradu visokih performansi, visokog intenziteta, ultrazvuk niske frekvencije generiše ultrazvučni generator i prenosi se ultrazvučnom sondom (sonotrode) u tečnost. Ultrazvuk visoke snage smatra se ultrazvukom u rasponu od 16-30kHz. Ultrazvučna sonda se širi i ugovara npr. Kada ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost, naizmenični ciklusi visokog pritiska (kompresija) / nizak pritisak (retkost ili ekspanzija) stvaraju minute vakuumske mehuriće ili šupljine, koje rastu tokom nekoliko ciklusa pritiska. Tokom faze kompresije tečnosti i mehurića, pritisak je pozitivan, dok faza retkosti proizvodi vakuum (negativan pritisak). Tokom ciklusa proširenja kompresije, šupljine u tečnosti rastu dok ne dostignu veličinu, na kojoj ne mogu da apsorbuju više energije. U ovom trenutku, oni nasilno implode. Implozija tih šupljina rezultira raznim visoko energičnim efektima, koji su poznati kao fenomen akustične / ultrazvučne kavitacije. Akustičnu kavitaciju karakterišu veoma energični efekti, koji utiču na tečnost, čvrste/tečne sisteme kao i gas/tečne sisteme. Energetski gusta zona ili kavitaciona zona poznata je kao takozvana zona žarišta, koja je najeksitetnija u neposrednoj blizini ultrazvučne sonde i opada sa sve većim rastojanjem od sonotroda. Glavne karakteristike ultrazvučne kavitacije uključuju lokalno pojavljivanje veoma visokih temperatura i pritisaka i različitosti, turbulencije i tečnog protoka. Tokom implozije ultrazvučnih šupljina u ultrazvučnim žarištima, mogu se izmeriti temperature do 5000 Kelvina, pritisci do 200 atmosfera i tečni mlaznjaci sa do 1000km/h. Ovi izvanredni energetski intenzivni uslovi doprinose sonomehaničkim i sonohemijskim efektima koji intenziviraju elektrohemijske sisteme na razne načine.

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

Sonde ultrazvučnih procesora UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) ponašati se kao katoda i anoda u elektrolitičkoj ćeliji

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Ultrazvučni efekti na elektrohemijske reakcije

  • Povećava masovni prenos
  • Erozija / raspršivanje čvrstina (elektrolita)
  • Prekid čvrstih/tečnih granica
  • Ciklusi visokog pritiska

The Effects of Ultrasonics on Electrochemical Systems

Primena ultrazvučnosti na elektrohemijske reakcije poznata je po različitim efektima na elektrode, već na anodu i katodu, kao i na elektrolitičko rešenje. Ultrazvučna kavitacija i akustični protok generišu značajno mikro-kretanje, ometajući tečne mlazeve i agitaciju u tečnost reakcije. To rezultira poboljšanom hidrodinamikom i kretanjem tečne/čvrste mešavine. Ultrazvučna kavitacija smanjuje efektivnu debljinu difuznog sloja kod elektrode. Smanjeni difuzni sloj znači da sonicija umanjuje razliku u koncentraciji, što znači da se konvergencija koncentracije u blizini elektrode i koncentraciona vrednost u masovnom rastvoru ultrasonično promovišu. Uticaj ultrazvučne agitacije na prelive koncentracije tokom reakcije osigurava trajno hranjenje svežeg rastvora elektroda i odvoženje od reakcionog materijala. To znači da je sonicija poboljšala ukupnu kinetiku ubrzavajući stopu reakcije i povećavajući prinos reakcije.
Uvođenjem ultrazvučne energije u sistem kao i sonohemijskim formiranjem slobodnih radikala, može se pokrenuti elektrohemijska reakcija, koja bi inače bila elektroinaktivna. 
Još jedan važan efekat akustične vibracije i protoka je efekat čišćenja na elektrodnim površinama. Pasivni slojevi i fauliranje elektroda ograničavaju efikasnost i stopu reakcije elektrohemijskih reakcija. Ultrazvučnost održava elektrode trajno čistim i potpuno aktivnim za reakciju. Ultrazvučnost je dobro poznata po degaznim dejstvima, koja su blagotvorna i u elektrohemijskim reakcijama. Uklanjanje neželjenih gasova iz tečnosti, reakcija može da bude efikasnija.

Prednosti ultrazvučno promovisane elektrohemije

  • Povećani prinosi elektrohemije
  • 􏰭Naseljena brzina elektrohemijske reakcije
  • Poboljšana ukupna efikasnost
  • Smanjena difuzija 􏰭lejlerima
  • Poboljšan masovni prenos kod elektrode
  • Aktivacija površine kod elektrode
  • Uklanjanje pasivnih slojeva i fauliranje
  • 􏰭Redukovana elektroda je 􏰭
  • Efikasno degaziranje rešenja
  • Superiorni kvalitet elektroplate
Ultrasonic electrodes improve the efficiency, yield and conversion rate of electrochemical processes.

Ultrazvučna sonda funkcioniše kao elektroda. Ultrazvučni talasi promovišu elektrohemijske reakcije koje rezultiraju poboljšanom efikasnošću, većim prinosima i bržim stopama konverzije.
Kada se sonicija kombinuje sa elektrohemijom, ovo je sono-elektrohemija.

Applications of Sonoelectrochemistry

Sonoelektrohemija se može primeniti na različite procese i u različitim industrijama. Veoma česte primene sonoelektrohemije obuhvataju sledeće:

  • Nanočecicle sinteza (elektrosinteza)
  • Sinteza vodonika
  • Elektrokoagulacija
  • Prečišćavanje otpadnih voda
  • Razbijanje emulzija
  • Elektroplatiranje / Elektrodepozicija

Sono-Elektrohemijska sinteza nanočestica

Ultrazvuka je uspešno primenjena da sintetiše razne nanočestice u elektrohemijskom sistemu. Magnetit, kadmijum-selen (CdSe) nanocevi, platinaste nanočestice (NPS), zlatni NPS, metalik magnezijum, bismuthene, nano-silver, ultra fine copper, tungsten–cobalt (W–Co) alloy nanoparticles, samaria/reduced graphene oxide nanocomposite, sub-1nm poly(acrylic acid)-capped copper nanoparticles and many other nano-sized powders have sucely produced using sonoelectromis
Prednosti sinteze sonoelektrohemijske nanočecikle uključuju

  • izbegavanje smanjenja agenata i surfaktanata
  • upotreba vode kao rastvarač
  • podešavanje veličine nanočesnika po različitim parametrima (ultrazvučna snaga, trenutna gustina, potencijal taloženja i ultrazvučno vs elektrohemijsko vreme pulsa)

Ashassi-Sorkhabi i Bagheri (2014) sintetisali su polipyrrole filmove sonoelektrohemijski i uporedili rezultate sa elektrohetički sintetisanim polipihole filmovima. Rezultati pokazuju da je galvanostatična sonoelectrodeposition proizvela snažno pridržavajući i glatki polipyrrole (PPy) film na čeliku, sa trenutnom gustinom od 4 mA cm–2 u 0,1 M oksalične kiseline/0,1 M pirolskog rastvora. Koristeći sonoelektrohemijsku polimerizaciju, dobili su visok otpor i žilave PPy filmove sa glatkom površinom. Pokazalo se da PPy premazi pripremljeni sonoelektrohemijom pružaju znatnu zaštitu od korozije st-12 čelika. Sintetisani premaz je bio ujednačen i ispoljavao je visoku otpornost na koroziju. Svi ovi rezultati mogu se pripisati činjenici da je ultrazvuk pojačao masovni prenos reakcionanata i izazvao visoku stopu hemijske reakcije putem akustične kavitacije i rezultirajućih visokih temperatura i pritisaka. Provera valjanosti podataka o impedencijama za St-12 čelik/dva PPy premaza/korozivnog interfejsa medija proverena je pomoću KK transformacija, a primećene su i niske prosečne greške.

Hass i Gedanken (2008) prijavili su uspešnu sono-elektrohemijsku sintezu metalik magnezijum nanočestica. Efikasnost u sonoelektrohemijskom procesu gringardskog reagensa u tetrahidrofuranu (THF) ili u dibutildiglyme rešenju bila je 41,35 odsto, odnosno 33,08 odsto. Dodavanje AlCl3 Gringard rešenju drastično je povećalo efikasnost, podigavši je na 82,70% odnosno 51,69% u THF-u ili dibutyldiglyme.

Sono-Elektrohemijska proizvodnja vodonika

Ultrasonično promovisana elektroliza značajno povećava prinos vodonika iz vodenih ili alkalnih rastvora. Kliknite ovde da biste pročitali više o ultrasonično ubrzanoj sintezi elektrolitičkog vodonika!

Ultrasonično potpomognuta 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 procese sono-elektrokoagulacije su smanjenje Cr(VI) na Cr(III) u farmaceutskim otpadnim vodama, uklanjanje ukupnog fosfora iz efekata fine hemijske industrije sa efikasnošću uklanjanja fosfora iznosilo je 99,5% u roku od 10 min., uklanjanje boje i KOD-a iz efekata kaše i papira Prijavljene efikasnost uklanjanja boja, COD, Cr(VI), Cu(II) i P bile su 100%, 95%, 100%, 97,3%, odnosno 99,84%. (cf. Al-Qodah & Al Šanag, 2018)

Sono-Elektrohemijska degradacija zagađivača

Ultrasonično promovisane elektrohemijske oksidacije i/ili redukcione reakcije primenjuju se kao moćan metod za razgradnju hemijskog zagađivača. Sonomehanički i sonohemijski mehanizmi promovišu elektrohemijsku degradaciju zagađivača. Ultrasonično generisana kavitacija rezultira intenzivnom agitacijom, mikro mešanjem, masovnim prenosom i uklanjanjem pasivnih slojeva iz elektroda. Ovi kavitacioni efekti uglavnom rezultiraju poboljšanjem prenosa čvrste tečne mase između elektroda i rastvora. Sonohemijski efekti direktno utiču na molekule. Homolitički dekolte molekula stvara visoko reaktivne oksidanse. U aqueous media i u prisustvu kiseonika proizvode se radikali kao što su HO•, HO2• i O• . •Poznato je da su oh radikali važni za efikasno raspadanje organskih materijala. Sve u svemu, sono-elektrohemijska degradacija pokazuje visoku efikasnost i pogodna je za tretman velikih količina tokova otpadnih voda i drugih zagađenih tečnosti.
Na primer, Lllanos et al. (2016) je ustanovio da je značajan sinergistički efekat dobijen za dezinfekciju vode kada je elektrohemijski sistem intenziviran sonikacijom (sono-elektrohemijska dezinfekcija). Utvrđeno je da je ovo povećanje stope dezinfekcije povezano sa suzbijanjem agolomerata ćelija E. coli, kao i povećanom proizvodnjom vrsta dezinfekcionih sredstava. 
Esclapez et al. (2010) je pokazao da je posebno dizajniran sonoelektrohemijski reaktor (međutim nije optimizovan) korišćen tokom razmere trihloroacetične kiseline (TCAA), prisustvo ultrazvučnog polja generisanog sa UIP1000hd dalo je bolje rezultate (delimična konverzija 97%, efikasnost degradacije 26%, nižim ultrazvučnim intenzitetima i volumetrijskim protokom. Imajući u vidu činjenicu da pre-pilot sonoelektrohemijski reaktor još uvek nije optimizovan, vrlo je verovatno da se ovi rezultati mogu još više poboljšati.

Ultrazvučna voltametrija i elektrodepozicija

Elektrodepozicija je izvršena galvanostatički u trenutnoj gustini od 15 mA/cm2. Rešenja su bila podvrgnuta ultrazvučnosti pre elektrodepozicije u trajanju od 5–60 minuta. A Hielscher UP200S ultrazvučni tip sonde je korišćeno u vreme ciklusa 0,5. Ultrazvuka je postignuta direktnim umakanjem ultrazvučne sonde u rastvor. Za procenu ultrazvučnog uticaja na rešenje pre elektrodepozicije, korišćena je ciklična voltametrija (CV) u cilju otkrivanje ponašanja rastvora i omogućava predviđanje idealnih uslova za elektrodepoziciju. Primećuje se da kada je rešenje podvrgnuto ultrazvučnosti pre elektrodepozicije, taloženje počinje sa manje negativnih potencijalnih vrednosti. To znači da je u istoj struji u rešenju potrebno manje potencijala, jer se vrsta u rešenju ponaša aktivnije nego kod onih koji nisu ultrazvučni. (cf. Yurdal & Karahan 2017)

Ultrazvučni UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) kao Cathode i/ili Anode u tenku

Ultrazvučni UIP2000hdT (2000 vati, 20kHz) kao Cathode i/ili Anode u tenku

Захтев за информације




Obratite pažnju na naše Правила о приватности.


Elektrohemijske sonehemijske sonoelektrorektori visokih performansi

Hielscher Ultrasonics je vaš dugogodišnji iskusni partner za ultrazvučne sisteme visokih performansi. Proizvodimo i distribuiramo najmodernije ultrazvučne sonde i reaktore, koji se širom sveta koriste za teške primene u zahtevnim okruženjima. Za sonoelektrohemiju, Hielscher je razvio specijalne ultrazvučne sonde, koje mogu delovati kao katode i/ili anode, kao i ultrazvučne ćelije reaktora pogodne za elektrohemijske reakcije. Ultrazvučne elektrode i ćelije su dostupne za galvanske / voltaične, kao i za elektrolitičke sisteme.

Precizno kontrolisane amplitude za optimalne rezultate

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Svi Hielscher ultrazvučni procesori su precizno pod kontrolom i time pouzdani radni konji u R&D i produkcija. Amplitude je jedan od ključnih processkih parametara koji utiču na efikasnost i efektivnost sonohemijski i sonomehanički izazvanih reakcija. Svi Hielscher ultrazvuci’ procesori omogućavaju preciznu postavku amplitude. Hielscherovi industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude i isporuče potreban ultrazvučni intenzitet za zahtevne sono-elektrohamične aplikacije. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji.
Precizna podešavanja amplitude i trajno praćenje parametara ultrazvučnog procesa putem pametnog softvera daju vam mogućnost da precizno utičete na sonoelektrohemijsku reakciju. Tokom svakog soničnog trčanja, svi ultrazvučni parametri se automatski beleže na ugrađenoj SD kartici, tako da svako pokretanje može da se proceni i kontroliše. Optimalna sonicija za najefikasnije sonoelektrohemijske reakcije!
Sva oprema je napravljena za 24/7/365 upotrebu pod punim opterećenjem i njena robustnost i pouzdanost čine ga radnim konjem u vašem elektrohemijskom procesu. To čini Hielscherovu ultrazvučnu opremu pouzdanim sredstvom za rad koje ispunjava vaše sonoelektrohemijske zahteve procesa.

Najviši kvalitet – Dizajnirani i proizvedeni u Nemačkoj

Kao porodični i porodični biznis, Hielscher daje prioritet najvišim standardima kvaliteta za svoje ultrazvučne procesore. Svi ultrazvučnici su dizajnirani, proizvedeni i temeljno testirani u našem sedištu u Teltowu blizu Berlina, Nemačka. Robusnost i pouzdanost Hielscherove ultrazvučne opreme čine ga radnim konjem u vašoj proizvodnji. 24/7 operacija pod punim opterećenjem i u zahtevnim sredinama je prirodna karakteristika Hielscherorovih ultrazvučnih sondi i reaktora visokih performansi.

Kontaktirajte nas odmah i recite nam nešto o vašim zahtevima za elektrohemijski proces! Preporučićemo vam najpogodnije ultrazvučne elektrode i podešavanje reaktora!

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Traži više informacija

Koristite donji obrazac da biste zatražili dodatne informacije o Ultrason, procesorima, aplikacijama i ceni. Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrasonični sistem koji ispunjava vaše zahteve!









Molimo vas da zabeležite naše Правила о приватности.


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

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.

Literatura/reference