Соноелектрохемијска поставка – ултразвук снаге 2000 вати

Соноелектрохемија комбинује предности електрохемије и сонохемије. Највећа предност ових техника јесу њихова једноставност, ниска цена, репродуктивност и могућност повећања размера процеса. Hielscher Ultrasonics нуди комплетну соноелектрохемијску поставку за шаржну и проточну примену. Она се састоји од:

• напредног ултразвучног генератора (2000 вати) са аутоматским подешавањем, контролом амплитуде и софистицираним бележењем података,
• снажног претварача са ултразвучним таласоводом (индустријске класе, 2000 вати, 20kHz),
• електричног изолатора који не смањује ултразвучне вибрације
• ултразвучних појачивачких таласовода за повећање или смањење амплитуде
• сонотрода различитих конструкција (Сонотрода је електрода. Катода или анода.)
• реактора са проточном ћелијом са заменљивим зидовима ћелије (алуминијум, нерђајући челик, челик, бакар, …)

Не морате да трошите време на развој сопствене поставке само да бисте могли да комбинујете ултразвук са електрохемијом. Не морате да вршите електричне модификације стандардне ултразвучне опреме. Набавите ову индустријску соноелектрохемијску поставку и усмерите свој труд и време на хемијска истраживања и оптимизацију процеса!

Поставка за соноелектрохемију спремна за употребу

Hielscher Ultrasonics нуди соноелектрохемијску поставку једноставну за употребу, са прилагодљивом, флексибилном конфигурацијом. Ова поставка је погодна за општа истраживања и развој и оптимизацију процеса, као и за производњу средњег обима. Сонотрода уређаја UIP2000hdT (2000 вати, 20kHz) може се користити као електрода у шаржној поставци или у проточном систему са проточном ћелијом. Има јединствену конструкцију електричне изолације. Надоградња претварача за соноелектрохемију не смањује ултразвучну снагу.
Стандардна сонотрода/електрода израђена је од титанијума класе 5 и пројектована тако да оптимизује равномерност ултразвучног интензитета дуж њене бочне површине. Доступне су и друге конструкције и други материјали, као што су алуминијум, челик или нерђајући челик. Специјални реактор са проточном ћелијом ове конструкције има алуминијумско тело које је електрично изоловано пластичним прикључцима на оба краја. Алуминијумски профил може се користити као јефтина жртвена електрода и лако се може заменити другим материјалима, као што су челик, нерђајући челик или бакар. Доступни су и други пречници или конструкције ћелије. Ћелија на цртежу има размак од око 2–4 mm између ултразвучне електроде и тела ћелије. Због тога ултразвучни таласи изазивају акустичко струјање и кавитацију и на телу ћелије. Све стандардне компоненте ове конструкције доступне су у нашим складиштима у Немачкој и САД. Наравно, исту поставку можете користити за све друге неелектричне ултразвучне и сонохемијске процесе. Ова поставка ради и у процесима потпомогнутим ултразвуком са високим електричним импулсима (HEP).

Напредне компоненте индустријске класе

Многи корисници користе UIP2000hdT да премосте јаз између испитивања на лабораторијском столу и производње. Сви Hielscher инструменти направљени су за непрекидан рад – 24h/7d/365d. UIP2000hdT је опремљен екраном осетљивим на додир, етернет интерфејсом, бележењем података 24/7 на SD картици у CSV формату компатибилном са програмом Excel и термопаром за праћење температуре. Уређајем UIP2000hdT можете управљати преко свог прегледача. Доступан је дигитални сензор притиска који се повезује са уређајем UIP2000hdT. UIP2000hdT може да вам прикаже стварну нето излазну снагу на електроди. То је нето механичка ултразвучна снага у течности. То вам омогућава да пратите и проверите сваку секунду соникације, нпр. ради контроле или оптимизације процеса. Ултразвучни уређаји компаније Hielscher пружају веома репродуктивне и поновљиве резултате. Своје резултате можете линеарно пренети на производни ниво. Наравно, технички тим компаније Hielscher пружиће вам подршку у постављању одговарајућих експеримената, а Hielscher ће сарађивати са вама како би ваш процес функционисао.

Ова соноелектрохемијска поставка оставља мало тога што бисте још могли пожелети. Једино што би још могло да недостаје јесте други UIP2000hdT као друга електрода.

Ако сте почетник у овој грани хемије, у наставку ћете пронаћи више информација о сонохемији, електрохемији и соноелектрохемији.

Сонохемија + електрохемија = соноелектрохемија

Соноелектрохемија је комбинација електрохемије и сонохемије.

Електрохемија

Електрохемија додаје електричну енергију физичкој хемији. Она је напредан начин активирања реагенаса или реактаната преносом електрона. Омогућава циљане, селективне хемијске трансформације. Електрохемија је површински феномен.

Сонохемија

Сонохемија додаје акустичко и кавитационо струјање и енергију активације хемијским реакцијама. Најважнији механизам у сонохемији је кавитација. Колапс кавитационих мехурића у ултразвучном пољу ствара локализоване вруће тачке са екстремним условима, као што су температуре веће од 5000 келвина, притисци до 1000 атмосфера и млазеви течности брзине до 1000 километара на час. То побољшава електрохемијске реакције на површини електрода.
Прочитајте више о сонохемији!

Соноелектрохемија

Соноелектрохемија комбинује две претходно поменуте технике применом ултразвучног третмана на електрохемијску поставку. Ултразвук утиче на важне електрохемијске параметре и ефикасност хемијских процеса. Присуство ултразвука знатно побољшава електрохемијски раствор или хидродинамику електроаналита у електрохемијској ћелији. Спрезање електроде са ултразвучним таласоводом позитивно утиче на активност површине електроде и профил концентрације врста електроаналита у целој ћелији. Сономеханички ефекти побољшавају пренос масе електрохемијских врста из главнине раствора до електроактивне површине. Ултразвучна електрода смањује дебљину дифузионог слоја на површини електроде, повећава дебљину електродног талога/галванске превлаке, повећава брзине, приносе и ефикасности електрохемијских процеса, повећава порозност и тврдоћу електродног талога, побољшава уклањање гасова из електрохемијских раствора; чисти и реактивира површину електроде, смањује пренапоне електроде депасивацијом метала и уклањањем мехурића гаса са површине електроде (изазваним кавитацијом и акустичким струјањем) и сузбија запрљање електроде. Примене соноелектрохемије обухватају електрополимеризацију, електрокоагулацију, органску електросинтезу, електрохемију материјала, електрохемију животне средине, електроаналитичку хемију, производњу водоника и електродно таложење.

Соноелектрохемија у применама проточне хемије

Ако соноелектрохемијске процесе изводите у проточној поставци, време задржавања у соноелектрохемијским реакцијама можете подесити променом протока. Можете користити рециркулацију ради поновљеног излагања или једнократно пумпати кроз ћелију. Рециркулација може бити корисна за контролу температуре, нпр. протицањем кроз измењивач топлоте ради хлађења или загревања.
Ако на излазу реактора са соноелектрохемијском ћелијом користите вентил за одржавање противпритиска, можете повећати притисак унутар ћелије. Притисак унутар ћелије је веома важан параметар за интензивирање соникације и утицај на стварање гасних фаза. Важан је и при раду са реактантима или производима са ниском тачком кључања.
Рад у проточном режиму омогућава непрекидан рад, а тиме и производњу већих запремина.
Ако материјал протиче између две електроде, нпр. сонотроде и зида ћелије, можете смањити растојање између електрода. То омогућава бољу контролу броја пренетих електрона и бољу селективност реакције. Тиме се могу побољшати прецизност, расподела и принос производа.
Уопштено, соноелектрохемијске реакције у поставци са реактором са проточном ћелијом могу бити много брже од одговарајуће реакције у шаржном процесу. Реакције које могу трајати и до неколико сати могу се завршити за неколико минута, уз добијање бољег производа.

Литература / Референце

• 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.