Sonoelektrokimya Kurulumu – 2000 Watt Ultrason

Sonoelektrokimya, elektrokimyanın faydalarını sonokimya ile birleştirir. Bu tekniklerdeki en büyük avantaj basitlikleri, düşük maliyetleri, tekrarlanabilirlikleri ve ölçeklenebilirlikleridir. Hielscher Ultrasonics, toplu ve satır içi kullanım için eksiksiz sonoelektrokimyasal kurulum sunar. Şunlardan oluşur:

• otomatik ayar, genlik kontrolü ve gelişmiş veri kaydı ile gelişmiş bir ultrasonik jeneratör (2000 watt),
• ultrasonik kornalı güçlü bir dönüştürücü (endüstriyel sınıf, 2000 watt, 20kHz),
• Ultrasonik titreşimleri azaltmayan bir elektrik yalıtkanı
• Genlik artışı veya azalması için ultrasonik güçlendirici kornalar
• çeşitli sonotrot tasarımları (Sonotrot elektrottur. Katot veya anot.)
• değiştirilebilir hücre duvarlarına sahip akış hücresi reaktörü (alüminyum, paslanmaz çelik, çelik, bakır, …)

Ultrasonu elektrokimya ile birleştirebilmek için kendi kurulumunuzu geliştirmek için zaman kaybetmenize gerek yok. Standart ultrason ekipmanında elektriksel değişiklikler yapmanıza gerek yoktur. Bu endüstriyel sonoelektrokimya kurulumunu edinin ve çabalarınızı ve zamanınızı kimyasal araştırmanıza ve proses optimizasyonunuza odaklayın!

Sonoelektrokimya için kullanıma hazır Kurulum

Hielscher Ultrasonics, uyarlanabilir, esnek bir konfigürasyon ile kullanımı kolay bir sonoelektrokimyasal kurulum sunar. Bu kurulum, genel araştırma ve geliştirme ve süreç optimizasyonunun yanı sıra orta ölçekli üretim için de uygundur. UIP2000hdT'deki (2000 watt, 20kHz) sonotrot, toplu kurulumda elektrot olarak veya bir akış hücresi ile hat içi olarak kullanılabilir. Eşsiz bir elektriksel izolasyon tasarımına sahiptir. Sonoelektrokimyasal dönüştürücü yükseltmesi ultrasonik gücü azaltmaz.
Standart sonotrot / elektrot 5. derece titanyumdur ve yan tarafındaki ultrasonik yoğunluğun homojenliğini optimize etmek için tasarlanmıştır. Diğer tasarımlar ve alüminyum, çelik veya paslanmaz çelik gibi diğer malzemeler mevcuttur. Bu tasarımın özel akış hücresi reaktörü, her iki ucundaki plastik bağlantılarla elektriksel olarak yalıtılmış bir alüminyum gövdeye sahiptir. Alüminyum profil, düşük maliyetli bir kurban elektrot olarak kullanılabilir ve çelik, paslanmaz çelik veya bakır gibi diğer malzemelerle kolayca değiştirilebilir. Diğer hücre çapları veya tasarımları mevcuttur. Çizimdeki hücre, ultrasonik elektrot ile hücre gövdesi arasında yaklaşık 2-4 mm'lik bir boşluğa sahiptir. Bu nedenle ultrasonik dalgalar hücre gövdesinde de akustik akışa ve kavitasyona neden olur. Bu tasarımın tüm standart ürünleri Almanya ve ABD'deki depolarımızda mevcuttur. Tabii ki, diğer tüm elektriksel olmayan ultrasonik ve sonokimyasal işlemler için aynı kurulumu kullanabilirsiniz. Bu kurulum aynı zamanda yüksek elektrik darbeleri (HEP) ile ultrason destekli işlemler için de çalışır.

Bu sonoelektrokimya kurulumu arzulanan pek bir şey bırakmaz. Geriye kalan tek şey, ikinci bir elektrot olarak ikinci bir UIP2000hdT olabilir.

Sonoelektrokimya

Sonoelektrokimya, yukarıda belirtilen iki tekniği, ultrasonikasyonu bir elektrokimyasal kuruluma uygulayarak birleştirir. Ultrason, önemli elektrokimyasal parametreleri ve kimyasal işlemlerin verimliliğini etkiler. Bir elektrokimyasal hücredeki elektrokimyasal çözelti veya elektroanalitin hidrodinamiği, ultrasonun varlığı ile büyük ölçüde arttırılır. Bir elektrotun ultrasonik bir kornaya bağlanması, elektrot yüzey aktivitesi ve tüm hücredeki elektroanalit türlerinin konsantrasyon profili üzerinde olumlu etkilere sahiptir. Sonomekanik etkiler, elektrokimyasal türlerin toplu çözeltiden elektroaktif yüzeye kütle taşınmasını iyileştirir. Bir ultrasonik elektrot, elektrot yüzeyindeki difüzyon tabakası kalınlığını azaltır, elektrot biriktirme / elektrokaplamanın kalınlığını arttırır, elektrokimyasal oranları, verimleri ve verimlilikleri arttırır, elektrot birikiminin gözenekliliğini ve sertliğini arttırır, elektrokimyasal çözeltilerden gazın uzaklaştırılmasını iyileştirir; Elektrot yüzeyini temizler ve yeniden etkinleştirir, elektrot yüzeyindeki metal depassivasyonu ve gaz kabarcığı giderme (kavitasyon ve akustik akış ile indüklenen) ile elektrot aşırı potansiyellerini azaltır ve elektrot kirlenmesini bastırır. Sonoelektrokimya uygulamaları arasında elektropolimerizasyon, elektrokoagülasyon, organik elektrosentez, malzeme elektrokimyası, çevre elektrokimyası, elektroanalitik kimya, hidrojen üretimi ve elektrot biriktirme yer alır.

Akış Kimyası Uygulamalarında Sonoelektrokimya

Bir akış kurulumunda sonoelektrokimyasal işlemler gerçekleştirirseniz, akış hızını değiştirerek sonoelektrokimyasal reaksiyonların kalma süresini ayarlayabilirsiniz. Tekrarlanan maruz kalma için yeniden dolaşım yapabilir veya hücreden bir kez pompalayabilirsiniz. Devridaim, örneğin soğutma veya ısıtma için bir ısı eşanjöründen akarak sıcaklık kontrolü için avantajlı olabilir.
Sono-elektrokimyasal hücre reaktörünün çıkışında bir geri basınç valfi kullanırsanız, hücre içindeki basıncı artırabilirsiniz. Hücre içindeki basınç, sonikasyonu yoğunlaştırmak ve gaz fazlarının üretimini etkilemek için çok önemli bir parametredir. Reaktanlar veya düşük kaynama noktasına sahip ürünlerle çalışırken de önemlidir.
Akış modunda çalışma, sürekli çalışmaya ve dolayısıyla daha büyük hacimlerin üretilmesine izin verir.
Malzeme iki elektrot arasında, örneğin sonotrot ve hücre duvarı arasında akıyorsa, elektrotlar arasındaki mesafeyi azaltabilirsiniz. Bu, aktarılan elektron sayısının daha iyi kontrol edilmesini ve reaksiyonun daha iyi seçiciliğini sağlar. Bu, ürün doğruluğunu, dağıtımını ve verimini artırabilir.
Genel olarak, bir akış hücresi reaktör düzenlemesindeki sonoelektrokimyasal reaksiyonlar, bir kesikli prosesteki analog reaksiyondan çok daha hızlı olabilir. Birkaç saate kadar sürebilen reaksiyonlar birkaç dakika içinde tamamlanarak daha iyi bir ürün elde edilebilir.

---

Literatür / Referanslar

• 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.