Hielscher ультразвукова технологія

Соно-електрохімія та її переваги

Тут ви знайдете все, що вам потрібно знати про ультразвукову електрохімію (соноелектрохімія): принцип роботи, застосування, переваги та соно-електрохімічне обладнання – вся актуальна інформація про соноелектрохімію на одній сторінці.

Навіщо застосовувати ультразвук до електрохімії?

Поєднання низькочастотних, високоінтенсивних ультразвукових хвиль з електрохімічними системами поставляється з колекторними перевагами, які покращують ефективність і коефіцієнт конверсії електрохімічних реакцій.

Принцип роботи ультразвуку

Для високоефотової ультразвукової обробки високоінтенсивне ультразвукове узводд генерується ультразвуковим генератором і передається через ультразвуковий зонд (сонотрод) в рідину. Ультразвук високої потужності вважається ультразвуком в діапазоні 16-30 кГц. Ультразвуковий зонд розширюється і контрактує, наприклад, на частоті 20 кГц, тим самим передаючи відповідно 20 000 вібрацій в секунду в середовище. Коли ультразвукові хвилі подорожують по рідині, чергування циклів високого тиску (стиснення) / низького тиску (рідкісне або розширення) створює хвилинні вакуумні бульбашки або порожнини, які ростуть протягом декількох циклів тиску. Під час фази стиснення рідини і бульбашок тиск позитивний, в той час як фаза рідкісногофакції виробляє вакуум (негативний тиск). Під час циклів стиснення-розширення порожнини в рідині ростуть до тих пір, поки не досягнуть розміру, при якому вони не можуть поглинати більше енергії. У цей момент вони бурхливо вислизає. Імплозія цих порожнин призводить до різних високоенергетичних ефектів, які відомі як явище акустичної / ультразвукової кавітації. Акустична кавітація характеризується різноманітні високоенергетичні ефекти, які впливають на рідини, тверді /рідкі системи, а також газ / рідкі системи. Енергетично-щільна зона або кавітаційна зона відома як так звана зона гарячої точки, яка є найбільш енергетично щільною в безпосередній близькості від ультразвукового зонда і знижується зі збільшенням відстані від снотроду. Основні характеристики ультразвукової кавітації включають локально відбуваються дуже високі температури і тиск і відповідні різні, турбулентності, і рідкого потокового. Під час імплозії ультразвукових порожнин в ультразвукових гарячих точках можна виміряти температуру до 5000 кельвінів, тиск до 200 атмосфер і рідкі струмені до 1000 км/год. Ці видатні енерго-інтенсивні умови сприяють сономеханічним і сонохімічним ефектам, які посилюють електрохімічні системи різними способами.

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

Зонди ультразвукових процесорів UIP2000hdT (2000 Вт, 20 кГц) виступають катодом і анодом в електролітичній клітині

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвуковий вплив на електрохімічні реакції

  • Збільшує масову передачу
  • Ерозія / дисперсії твердих речовин (електролітів)
  • Порушення меж твердої/рідкої рідини
  • Цикли високого тиску

Вплив ультразвуку на електрохімічні системи

Застосування ультразвуку до електрохімічних реакцій відоме різним впливом на електроди, тобто анод і катод, а також електролітичний розчин. Ультразвукова кавітація і акустичне потокове генерують значний мікро-рух, зачіпаючи рідкі струмені і збудження в рідину реакції. Це призводить до поліпшення гідродинаміки та руху рідкої/твердої суміші. Ультразвукова кавітація зменшує ефективну товщину дифузійного шару на електроді. Зменшений дифузійний шар означає, що ультразвукова ультразвукова сконсація мінімізує різницю концентрації, тобто зближення концентрації в безпосередній близькості від електрода і значення концентрації в об'ємному розчині просуваються ультразвуково. Вплив ультразвукової агітації на градієнти концентрації під час реакції забезпечує постійне підживлення свіжого розчину електродом і відрізання від зреагований матеріалу. Це означає, що sonication поліпшив загальну кінетику прискорення швидкості реакції і збільшення врожайності реакції.
За допомогою введення в систему ультразвукової енергії, а також сонохімічного утворення вільних радикалів може бути ініційована електрохімічна реакція, яка в іншому випадку була б електроінактивною. 
Ще одним важливим ефектом акустичної вібрації та потокового передавання є ефект очищення на поверхнях електрода. Пасивні шари і засмічувальні електроди обмежують ефективність і швидкість реакції електрохімічних реакцій. Ультразвук тримає електроди постійно чистими і повністю активними для реакції. Ультразвук добре відомий своїми дегазаційними ефектами, які також корисні при електрохімічних реакціях. Видаляючи небажані гази з рідини, реакція може працювати більш ефективною.

Переваги ультразвукової електрохімії

  • Збільшення електрохімічних врожаїв
  • 􏰭Єленчена швидкість електрохімічної реакції
  • Підвищення загальної ефективності
  • Зменшені дифузійні 􏰭шари
  • Покращена передача маси на електроді
  • Активація поверхні на електроді
  • Видалення пасивних шарів і засмічуття
  • 􏰭Відповідні електроди надпотужні 􏰭
  • Ефективна дегазування розчину
  • Покращена гальванічні якості
Ultrasonic electrodes improve the efficiency, yield and conversion rate of electrochemical processes.

Ультразвуковий зонд функціонує як електрод. Ультразвукові хвилі сприяють електрохімічним реакціям, що призведе до підвищення ефективності, підвищення врожайності та швидших коефіцієнтів конверсії.
Коли про sonication поєднується з електрохімією, це соно-електрохімія.

Застосування соноелектрохімії

Соноелектрохімія може застосовуватися до різних процесів і в різних галузях промисловості. Дуже поширені застосування соноелектрохімії включають:

  • Синтез наночастинок (електросинтез)
  • Синтез водню
  • Електрокоагуляція
  • Очищення стічних вод
  • Порушення емульсій
  • Гальванічні / Електродепозиційні

Соно-електрохімічний синтез наночастинок

Ультразвук був успішно застосований для синтезу різних наночастинок в електрохімічній системі. Магнетит, нанотрубки кадмію-селену (CdSe), платинові наночастинки (NPs), золоті NPs, наночастинки металевого магнію, бісмутену, наночастинок наночастинок наночастинок оксиду графену, суб-1nm poly(акрилова кислота)-capped мідні наночастинки та багато інших нанорозмірних порошків були суцептивно вироблені за допомогою соноелектрохімії.
Переваги синоелектрохімічного синтезу наночастинок включають

  • уникнення зменшення агентів і поверхнево-активних речовин
  • використання води як розчинника
  • регулювання розміру наночастинок за різними параметрами (ультразвукова потужність, щільність струму, потенціал осаду та ультразвуковий та електрохімічний час імпульсу)

Ashasssi-Sorkhabi і Bagheri (2014) синтезували поліпирольні плівки соноелектрохімічно і порівнювали результати з електрочеїчно синтезовані поліпирольними плівками. Результати показують, що гальваностатична соноелектродепозиція виробляла сильно прилипаюча і гладка поліпирольна (PPy) плівка на сталі, з поточною щільністю 4 мА см-2 в 0,1 М щавлевої кислоти/0,1 М пірролевого розчину. Використовуючи соноелектрохімічну полімеризацію, вони отримали високоенерпроникні і жорсткі плівки PPy з гладкою поверхнею. Було показано, що покриття PPy, підготовлені соноелектрохімією, забезпечують значний захист від корозії до сталі St-12. Синтезований покриття було рівномірним і демонструвало високу корозійну стійкість. Всі ці результати можуть бути пов'язані з тим, що ультразвук посилив масову передачу реагантів і викликав високі показники хімічної реакції за допомогою акустичної кавітації і отриманих високих температур і тиску. Обґрунтованість даних про імп'юнс для сталевих/двох PPy покриттів/їдкого медіа інтерфейсу St-12 була перевірена за допомогою трансформує КК, спостерігалися низькі середні помилки.

Hass і Gedanken (2008) повідомили про успішний соно-електрохімічний синтез наночастинок металевого магнію. Ефективність в соноелектрохімічному процесі реагенту Грінгарда в тетрагідрофурані (ТГФ) або в розчині дибутилдигліму становить 41,35% і 33,08% відповідно. Додавання AlCl3 до рішення Gringard різко підвищило ефективність, підвищивши його до 82,70% і 51,69% в THF або dibutyldiglyme відповідно.

Соно-електрохімічне виробництво водню

Ультразвуковий електроліз значно підвищує вихід водню з води або лужних розчинів. Натисніть тут, щоб дізнатись більше про ультразвуково прискорений синтез електролітичного водню!

Ультразвукова електрокоагуляція

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.
Прикладами для успішних процесів соно-електрокоагуляції є зменшення Cr(VI) до Cr(III) у фармацевтичних стічних водах, видалення загального фосфору з стоків тонкої хімічної промисловості з ефективністю видалення фосфору становить 99,5% протягом 10 хв., видалення кольору та тріски з стоків целюлозно-паперової промисловості тощо. Повідомлялося, що ефективність видалення кольору, ТРІ, Cr(VI), Cu(II) і P становить 100%, 95%, 100%, 97,3% і 99,84% відповідно. (пор. Аль-Куда & Аль-Шаннаг, 2018)

Соно-електрохімічна деградація забруднюючих речовин

Ультразвуково пропаговані електрохімічні окислювачі та/або реакції зменшення застосовуються як потужний метод для погіршення хімічного забруднювача. Сономеханічні та сонохімічні механізми сприяють електрохімічній деградації забруднюючих речовин. Ультразвукова кавітація призводить до інтенсивної агітації, мікрозмішування, масової передачі та видалення пасивних шарів з електродів. Ці кавітаційні ефекти в основному призвести до посилення передачі твердої рідкої маси між електродами і розчином. Сонохімічні ефекти безпосередньо впливають на молекули. Гомолітичне розщеплення молекул створює високоресивні окислювачі. У воєводних носіях і при наявності кисню виробляються такі радикали, як HO•, HO2• і O. •Радикали OH, як відомо, важливі для ефективного розкладання органічних матеріалів. В цілому, соно-електрохімічна деградація показує високу ефективність і підходить для обробки великих обсягів потоків стічних вод та інших забруднених рідин.
Наприклад, Lllanos et al. (2016) виявив, що значний синергічний ефект був отриманий для знезараження води, коли електрохімічна система посилювалася соціацією (соно-електрохімічна дезінфекція). Це збільшення швидкості дезінфекції було встановлено пов'язане з придушенням агголомератів клітин E. coli, а також посиленим виробництвом дезінфікуючих видів. 
Esclapez et al. (2010) показав, що спеціально розроблений соноелектрохімічний реактор (однак не оптимізований) використовувався під час масштабування деградації трихлороацетичної кислоти (TCAA), наявність ультразвукового поля, що генерується UIP1000hd, забезпечила кращі результати (дробове перетворення 97%, ефективність деградації 26%, вибірковість 0,92 і поточна ефективність 8%) при меншій ультразвуковій інтенсивності та об'ємному потоці. З огляду на той факт, що передпротобний соноелектрохімічний реактор ще не був оптимізований, дуже ймовірно, що ці результати можуть бути ще більш покращені.

Ультразвукова вольтаметрія та електродепозиція

Електродепозиція проводилася гальваностатично при густині струму 15 мА/см2. Розчини піддавалися ультразвуковому зв'язанню перед електродепозицією протягом 5-60 хвилин. Хільшер (Евс і Хер) Ультразвуковий апарат типу UP200S використовувалася під час циклу 0,5. Ультразвук був досягнутий шляхом безпосереднього занурення ультразвукового зонда в розчин. Для оцінки ультразвукового впливу на розчин перед електродепозицією була використана циклічна вольтаметрія (CV) для виявлення поведінки розчину і дає можливість передбачити ідеальні умови для електродепозиції. Спостерігається, що коли розчин піддається ультразвуковому впливу перед електродепозицією, осадження починається з менш негативних потенційних значень. Це означає, що при такому ж струмі в розчині потрібно менше потенціалу, так як види в розчині поводяться активніше, ніж в не ультразвукових. (пор. Юрдал & Караган 2017)

Ультразвуковий UIP2000hdT (2000 Вт, 20 кГц) як катод і / або Анод в баку

Ультразвуковий UIP2000hdT (2000 Вт, 20 кГц) як катод і / або Анод в баку

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Високоелектричні електрохімічні зонди та соноЕлектроРеактори

Hielscher Ultrasonics - ваш давній досвідчений партнер для високоестійких ультразвукових систем. Ми виробляємо і поширюємо надсучасні ультразвукові зонди і реактори, які використовуються в усьому світі для надважких застосувань у вимогливих середовищах. Для соноелектрохімії Хілешер розробив спеціальні ультразвукові зонди, які можуть виступати в якості катода та/або аноду, а також ультразвукові реакторні клітини, придатні для електрохімічних реакцій. Ультразвукові електроди і клітини доступні для гальванічних / вольтових, а також електролітичних систем.

Точні керовані амлітики для оптимальних результатів

Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.Всі ультразвукові процесори Hielscher точно контролюються і тим самим надійні робочі коні в R&D і виробництво. Амплітуда є одним з найважливіших параметрів процесу, які впливають на ефективність і ефективність сонохімічно і сономеханічно індукованої реакції. Всі ультразвукові ультразвукові’ процесори дозволяють точно встановити амплітуду. Промислові ультразвукові процесори Hielscher можуть доставляти дуже високі амплітуди і доставляти необхідну ультразвукову інтенсивність для вимогливих соно-електрохімічних застосувань. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно запускати в роботі 24/7.
Точні налаштування амплітуди і постійний моніторинг параметрів ультразвукового процесу за допомогою розумного програмного забезпечення дають можливість точно впливати на соноелектрохімічну реакцію. Під час кожного запуску ультразвукової оздоблення всі ультразвукові параметри автоматично записуються на вбудовану SD-карту, щоб кожен запуск можна було оцінити та контролювати. Оптимальна про sonication для найбільш ефективних соноелектрохімічних реакцій!
Все обладнання побудоване для використання 24/7/365 під повним навантаженням, а його надійність і надійність роблять його робочим конем у вашому електрохімічному процесі. Це робить ультразвукове обладнання Хілешера надійним інструментом роботи, який відповідає вашим вимогам до соноелектрохімічного процесу.

Найвища якість – Дизайн і виготовлений в Німеччині

Як сімейний і сімейний бізнес, Hielscher пріоритети найвищих стандартів якості для своїх ультразвукових процесорів. Всі ультразвукові компанії розроблені, виготовлені та ретельно перевірені в нашому штаб-квартирі в Тельтові поблизу Берліна, Німеччина. Надійність і надійність ультразвукового обладнання Hielscher роблять його робочим конем у вашому виробництві. 24/7 експлуатація під повним навантаженням і у вимогливих середовищах є природною характеристикою високопродуктивних ультразвукових зондів і реакторів Hielscher.

Зв'яжіться з нами зараз і розкажіть нам про ваші вимоги до електрохімічного процесу! Ми порекомендували вам найбільш підходящі ультразвукові електроди та налаштування реактора!

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, щоб запросити додаткову інформацію про ультразвукові процесори, програми та ціни. Ми будемо раді обговорити ваш процес з вами і запропонувати вам ультразвукову систему, що відповідає вашим вимогам!









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


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

Hielscher Ultrasonics виробляє високоефотозні ультразвукові гомогенізатори для змішування застосувань, дисперсії, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних і промислових масштабах.

Література/довідники