Sono-Elektrokimya ve Avantajları

Burada ultrasonik elektrokimya (sonoelectrochemistry) hakkında bilmeniz gereken her şeyi bulacaksınız: çalışma prensibi, uygulamalar, avantajlar ve sono-elektrokimyasal ekipman – sonoelektrokimya ile ilgili tüm bilgiler tek bir sayfada.

Neden Elektrokimya Ultrasonik Uygulama?

Elektrokimyasal sistemler ile düşük frekanslı, yüksek yoğunluklu ultrason dalgaları kombinasyonu manifoldu faydaları ile birlikte gelir, hangi elektrokimyasal reaksiyonların verimliliği ve dönüşüm oranını artırmak.

Ultrasonik Çalışma Prensibi

Yüksek performanslı ultrasonik işleme için, yüksek yoğunluklu, düşük frekanslı ultrason bir ultrason jeneratör tarafından oluşturulan ve bir ultrasonik prob ile iletilir (sonotrode) bir sıvı içine. Yüksek güçlü ultrason 16-30kHz aralığında ultrason olarak kabul edilir. Ultrason sondası genişler ve sözleşmeler örneğin, 20kHz, bu nedenle orta içine saniyede sırasıyla 20.000 titreşim iletimi. Ultrasonik dalgalar sıvı ile seyahat, yüksek basınç alternatif (sıkıştırma) / düşük basınç (rarefaction veya genişleme) döngüleri dakika vakum kabarcıkları veya boşluklar oluşturmak, hangi çeşitli basınç döngüleri üzerinde büyümek. Sıvı ve kabarcıkların sıkıştırma evresi sırasında basınç pozitiftir, nadir likevme evresi ise vakum (negatif basınç) üretir. Sıkıştırma-genişletme döngüleri sırasında, sıvıdaki boşluklar bir boyuta ulaşana kadar büyürler ve daha fazla enerji absorbe edemezler. Bu noktada, şiddetle patlarlar. Bu boşlukların içe patlaması akustik / ultrasonik kavitasyon fenomeni olarak bilinen çeşitli son derece enerjik etkileri, sonuçları. Akustik kavitasyon sıvıları, katı/sıvı sistemleri ve gaz/sıvı sistemlerini etkileyen manifoldu son derece enerjik etkilerle karakterize edilir. Enerji yoğun bölge veya kavitasyon bölgesi sözde sıcak nokta bölgesi olarak bilinir, ultrasonik prob yakın çevresinde en enerji yoğun ve sonotrode artan mesafe ile azalır. Ultrasonik kavitasyon ana özellikleri yerel olarak çok yüksek sıcaklıklar ve basınçlar ve ilgili diferansiyel, türbülanslar ve sıvı akışı meydana içerir. Ultrasonik sıcak noktalarultrasonik boşlukların içe patlama sırasında, 5000 Kelvin kadar sıcaklıklar, 200 atmosferve 1000km / h kadar sıvı jetleri basınçları ölçülebilir. Bu olağanüstü enerji yoğun koşullar elektrokimyasal sistemleri çeşitli şekillerde yoğunlaştıran sonomekanik ve sonokimyasal etkilere katkıda bulunur.

Ultrasoniklerin Elektrokimyasal Sistemler üzerine etkileri

Elektrokimyasal reaksiyonlar ultrasonication uygulaması elektrotlar üzerinde çeşitli etkileri için bilinir, yani anot ve katot, yanı sıra elektrolitik çözelti. Ultrasonik kavitasyon ve akustik akış önemli mikro-hareket oluşturmak, reaksiyon sıvı içine sıvı jetleri ve ajitasyon imping. Bu gelişmiş hidrodinamik ve sıvı / katı karışımıhareketi ile sonuçlanır. Ultrasonik kavitasyon bir elektrot difüzyon tabakasının etkili kalınlığını azaltır. Azaltılmış difüzyon tabakası sonication konsantrasyon farkı en aza indirir anlamına gelir, bir elektrot çevresinde konsantrasyon yakınsama ve toplu çözüm konsantrasyon değeri ultrasonik teşvik anlamına gelir. Reaksiyon sırasında konsantrasyon gradyanları üzerinde ultrasonik ajitasyon etkisi elektrot için taze çözelti kalıcı besleme ve tepki malzeme kapalı sepetleme sağlar. Bu sonication reaksiyon hızını hızlandıran ve reaksiyon verimartan genel kinetik geliştirilmiş anlamına gelir.
Ultrasonik enerjinin sisteme girişi nin yanı sıra serbest radikallerin sonokimyasal oluşumu ile, aksi takdirde elektroinaktif olurdu elektrokimyasal reaksiyon, başlatılabilir. 
Akustik titreşim ve akış bir diğer önemli etkisi elektrot yüzeyleri üzerinde temizlik etkisidir. Pasifer tabakalar ve elektrotlarda kirlenme elektrokimyasal reaksiyonların etkinliğini ve reaksiyon oranını sınırlar. Ultrasonication elektrotlar kalıcı olarak temiz ve reaksiyon için tamamen aktif tutar. Ultrasonication iyi elektrokimyasal reaksiyonlar yararlı olan gaz giderme etkileri için bilinir, çok. Sıvıdan istenmeyen gazların çıkarılması, reaksiyon daha etkili çalıştırabilirsiniz.

Sonoelektrokimya Uygulamaları

Sonoelektrokimya çeşitli süreçlere ve farklı endüstrilerde uygulanabilir. Sonoelektrokimyanın çok yaygın uygulamaları şunlardır:

• Nanopartikül sentezi (elektrosentez)
• Hidrojen sentezi
• Elektrokoagülasyon
• Atıksu arıtma
• Kırılma emülsiyonları
• Elektrokaplama / Elektrodepozisyon

Nano partiküllerin Sono-Elektrokimyasal Sentezi

Ultrasonication başarılı bir elektrokimyasal sistemde çeşitli nano tanecikleri sentezlemek için uygulandı. Manyetit, kadmiyum-selenyum (CdSe) nanotüpler, platin nano tanecikleri (NPs), altın NPs, metalik magnezyum, bizmutin, nano-gümüş, ultra-ince bakır, tungsten-kobalt (W-Co) alaşım nano tanecikleri, samaria / azaltılmış grafen oksit nanokompozit, sub-1nm poli (akrilik asit) kapaklı bakır nano tanecikleri ve diğer birçok nano boyutlu tozlar başarıyla sonoelektrokimya kullanılarak üretilmiştir.
Sonoelektrokimyasal nanopartikül sentezinin avantajları şunlardır:

• ajanların ve yüzey aktif maddelerin azaltılmasından kaçınma
• bir çözücü olarak su kullanımı
• değişen parametrelere göre nanopartikül boyutunun ayarlanması (ultrasonik güç, akım yoğunluğu, biriktirme potansiyeli ve ultrasonik vs elektrokimyasal darbe süreleri)

Ashasssi-Sorkhabi ve Bagheri (2014) polipirrol filmleri sonoelektrokimyasal olarak sentezledi ler ve sonuçları elektrotik olarak sentezlenmiş polipirrol filmlerle karşılaştırdılar. Sonuçlar galvanostatik sonoelektrotpozisyonun çelik üzerinde güçlü bir yapışık ve pürüzsüz polipirrol (PPy) filmi ürettiğini ve 0,1 M oksalik asit/0,1 M pirrol çözeltisi içinde 4 mA cm-2 yoğunlukta olduğunu göstermektedir. Sonoelektrokimyasal polimerizasyon kullanarak, pürüzsüz yüzeyli yüksek dirençli ve dayanıklı PPy filmleri elde ettiler. Sonoelektrokimya ile hazırlanan PPy kaplamaların St-12 çeliği için önemli korozyon koruması sağladığı gösterilmiştir. Sentezlenen kaplama düzgünve yüksek korozyon direnci sergiledi. Tüm bu sonuçlar ultrason reaktanların kitle transferi geliştirilmiş ve akustik kavitasyon ve ortaya çıkan yüksek sıcaklık ve basınçlar ile yüksek kimyasal reaksiyon oranları neden olduğu gerçeğine atfedilebilir. St-12 çelik/iki PPy kaplama/aşındırıcı ortam arabirimi için empedans verilerinin geçerliliği KK dönüşümleri kullanılarak kontrol edildi ve düşük ortalama hatalar gözlendi.

Hass and Gedanken (2008) reported the successful sono-electrochemical synthesis of metallic magnesium nanoparticles. The efficiencies in the sonoelectrochemical process of the Gringard reagent in tetrahydrofuran (THF) or in a dibutyldiglyme solution were 41.35% and 33.08%, respectively. Adding AlCl3 to the Gringard solution increased the efficiency dramatically, raising it to 82.70% and 51.69% in THF or dibutyldiglyme, respectively.

Sono-Elektrokimyasal Hidrojen Üretimi

Ultrasonik terfi elektroliz önemli ölçüde su veya alkali çözeltilerden hidrojen verimi artar. Ultrasonik hızlandırılmış elektrolitik hidrojen sentezi hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!

Ultrasonik Destekli Elektrokoagülasyon

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.
Examples for successful sono-electrocoagulation processes are the reduction of Cr(VI) to Cr(III) in the pharmaceutical wastewater, the removal of total phosphorus from effluents of the fine chemical industry with a phosphorous removal efficiency was 99.5% within 10 min., color and COD removal from effluents of the pulp and paper industry etc. Reported removal efficiencies for of color, COD, Cr(VI), Cu(II) and P were 100%, 95%, 100%, 97.3%, and 99.84%, respectively. (cf. Al-Qodah & Shannag Suresi, 2018)

Kirleticilerin Sono-Elektrokimyasal Bozulması

Ultrasonik elektrokimyasal oksidasyon ve / veya azaltma reaksiyonları kimyasal kirletici düşürmek için güçlü bir yöntem olarak uygulanır terfi. Sonomekanik ve sonokimyasal mekanizmalar kirleticilerin elektrokimyasal bozulmasını destekler. Ultrasonik yoğun ajitasyon, mikro karıştırma, kütle transferi ve elektrotlardan pasifaj katmanları nın kaldırılması kavitasyon sonuçları oluşturulur. Bu kavitasyonel etkiler esas olarak elektrotlar ve çözelti arasındaki katı-sıvı kütle transferinin iyileştirilmesiile sonuçlanır. Sonokimyasal etkiler molekülleri doğrudan etkiler. Moleküllerin homolitik bölünmesi son derece reaktif oksidanlar oluşturur. Sulu ortamda ve oksijen varlığında HO•, HO2• ve O• gibi radikaller üretilir. •OH radikallerinin organik maddelerin verimli ayrışması için önemli olduğu bilinmektedir. Genel olarak, sono-elektrokimyasal bozulma yüksek verimlilik gösterir ve atık su akışları ve diğer kirli sıvıların büyük hacimli arıtma için uygundur.
Örneğin, Lllanos ve ark. (2016) elektrokimyasal sistem sonication (sono-elektrokimyasal dezenfeksiyon) tarafından yoğunlaştırıldı zaman su dezenfeksiyonu için önemli sinerjik etkisi elde edildiğini bulundu. Dezenfeksiyon oranındaki bu artışın e. coli hücre aggolomerates baskılanması ve dezenfektan türlerinin geliştirilmiş üretimi ile ilişkili olduğu bulunmuştur. 
Esclapez et al. (2010) özellikle tasarlanmış sonoelektrokimyasal reaktör (ancak optimize değil) trikloroasetik asit (TCAA) gradasyon ölçeklendirme sırasında kullanıldığını gösterdi, UIP1000hd ile oluşturulan ultrason alanı varlığı daha iyi sonuçlar sağladı (fraksiyonel dönüşüm 97%, bozulma verimliliği% 26, seçicilik 0.92 ve mevcut verimlilik% 8) düşük ultrasonik yoğunlukları ve hacimsel akış. Pilot öncesi sonoelektrokimyasal reaktörün henüz optimize edilemediğini göz önünde bulundurarak, bu sonuçların daha da iyiye gelebildiği düşünülmektedir.

Ultrasonik Voltammetri ve Elektrodepozisyon

Elektrodepozisyon 15 mA/cm2 akım yoğunluğunda galvanostatik olarak gerçekleştirildi. Çözeltiler elektrodem den önce 5-60 dakika ultrasonication tabi tutuldu. Bir Hielscher UP200S prob tipi ultrasonicator 0.5 çevrim süresi nde kullanılmıştır. Ultrasonication doğrudan çözüm içine ultrason probu daldırma ile elde edildi. Elektrodepozisyon öncesi çözelti üzerindeki ultrasonik etkiyi değerlendirmek için, çözelti davranışını ortaya çıkarmak için döngüsel voltammetri (CV) kullanılmıştır ve elektrodepozisyon için ideal koşulları tahmin etmeyi mümkün kılar. Çözelti elektrotasyondan önce ultrasonication tabi tutulduğunda, birikimin daha az negatif potansiyel değerlerde başladığı gözlenmiştir. Bu çözüm daha az potansiyel aynı akımda gerekli olduğu anlamına gelir, çözüm türler olmayan ultrasonicated olanlara göre daha aktif olarak. (cf. Yurdal & Karahan 2017)

Yüksek Performanslı Elektrokimyasal Problar ve SonoElektroRerererereler

Hielscher Ultrasonik yüksek performanslı ultrasonik sistemler için uzun zamandır deneyimli ortağıdır. Biz üretim ve zorlu ortamlarda ağır uygulamalar için dünya çapında kullanılan state-of-the-art ultrasonik problar ve reaktörler, dağıtmak. Sonoelektrokimya için, Hielscher katot ve / veya anot olarak hareket edebilir özel ultrasonik problar geliştirdi, yanı sıra ultrasonik reaktör hücreleri elektrokimyasal reaksiyonlar için uygun. Ultrasonik elektrotlar ve hücreler galvanik / voltaik yanı sıra elektrolitik sistemler için kullanılabilir.

Optimum Sonuçlar için Hassas Kontrol Genlikleri

Tüm Hielscher ultrasonik işlemciler tam olarak kontrol edilebilir ve dolayısıyla R güvenilir iş atları&D ve üretim. Genlik, sonokimyasal ve sonomekanik kaynaklı reaksiyonların etkinliğini ve etkinliğini etkileyen önemli proses parametrelerinden biridir. Tüm Hielscher Ultrasonik’ işlemciler genliğin kesin ayarını sağlar. Hielscher endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikleri teslim edebilir ve sono-elektrochamical uygulamalar zorlu için gerekli ultrasonik yoğunluğu teslim. 200 μm'ye kadar genlikler 7/24 çalışmada kolayca çalıştırılabilir.
Hassas genlik ayarları ve akıllı yazılım ile ultrasonik işlem parametrelerinin kalıcı izleme tam olarak sonoelektrokimyasal reaksiyon etkileme imkanı verir. Her sonication çalışması sırasında, tüm ultrasonik parametreler otomatik olarak yerleşik bir SD karta kaydedilir, böylece her çalışma değerlendirilebilir ve kontrol edilebilir. En verimli sonoelektrokimyasal reaksiyonlar için optimum sonication!
Tüm ekipmanlar tam yük altında 24/7/365 kullanım için üretilmiştir ve sağlamlığı ve güvenilirliği onu elektrokimyasal sürecinizde iş atı yapar. Bu Hielscher ultrasonik ekipman sonoelektrokimyasal süreç gereksinimlerini karşılayan güvenilir bir çalışma aracı yapar.

En Yüksek Kalite – Almanya'da Tasarlanmış ve Üretilmiştir

Bir aile şirketi ve aile tarafından işletilen bir işletme olarak, Hielscher ultrasonik işlemciler için en yüksek kalite standartlarına öncelik verir. Tüm ultrasonicators tasarlanmış, imal ve iyice Berlin, Almanya yakınlarındaki Teltow bizim merkezinde test edilmiştir. Hielscher ultrasonik ekipman sağlamlık ve güvenilirlik üretim bir iş atı olun. 7/24 tam yük altında ve zorlu ortamlarda çalışma Hielscher'ın yüksek performanslı ultrasonik probları ve reaktörlerinin doğal bir özelliğidir.

Şimdi bize ulaşın ve elektrokimyasal işlem gereksinimleri hakkında bize bildirin! Size en uygun ultrasonik elektrotlar ve reaktör kurulum tavsiye edecektir!