Налаштування соноелектрохімії – Ультразвук 2000 Вт
Соноелектрохімія поєднує в собі переваги електрохімії з сонохімією. Найбільшою перевагою цих методів є їх простота, низька вартість, відтворюваність і масштабованість. Hielscher Ultrasonics пропонує повну соноелектрохімічну установку для серійного та потокового використання. До його складу входять:
- вдосконалений ультразвуковий генератор (2000 Вт) з автоматичною настройкою, регулюванням амплітуди і складною реєстрацією даних,
- потужний перетворювач з ультразвуковим рупором (промисловий клас, 2000 Вт, 20кГц),
- електричний ізолятор, що не зменшує ультразвукові коливання
- ультразвукові підсилювачі для збільшення або зменшення амплітуди
- різні конструкції сонотроду (сонотрод - електрод. Катод або анод.)
- реактор проточних комірок зі змінними стінками комірок (алюміній, нержавіюча сталь, сталь, мідь, …)
Вам не потрібно витрачати свій час на розробку власної установки тільки для того, щоб ви могли поєднати ультразвук з електрохімією. Вам не потрібно вносити електричні модифікації в стандартне ультразвукове обладнання. Отримайте цю промислову установку для соноелектрохімії та зосередьте свої зусилля та час на хімічних дослідженнях та оптимізації процесів!
Готова до використання установка для соноелектрохімії
Hielscher Ultrasonics пропонує просту у використанні соноелектрохімічну установку з адаптивною, гнучкою конфігурацією. Ця установка підходить для загальних досліджень і розробок та оптимізації процесів, а також для середньомасштабного виробництва. Сонотрод на UIP2000hdT (2000 Вт, 20 кГц) може використовуватися як електрод у пакетній установці або в лінію з проточною камерою. Він має унікальну конструкцію електричної ізоляції. Модернізація соноелектрохімічного перетворювача не зменшує потужність ультразвуку.
Стандартний сонотрод/електрод виготовлений з титану 5 класу і призначений для оптимізації рівномірності інтенсивності ультразвуку вздовж його боку. Доступні інші конструкції та інші матеріали, такі як алюміній, сталь або нержавіюча сталь. Реактор зі спеціальною проточною камерою цієї конструкції має алюмінієвий корпус, який електрично ізольований пластиковими з'єднаннями на обох кінцях. Алюмінієвий профіль може використовуватися як недорогий жертовний електрод і може бути легко замінений іншими матеріалами, такими як сталь, нержавіюча сталь або мідь. Доступні інші діаметри або конструкції комірок. Осередок на кресленні має зазор близько 2-4 мм між ультразвуковим електродом і тілом клітини. Тому ультразвукові хвилі викликають акустичний потік і кавітацію і на тілі клітини. Всі стандартні елементи такої конструкції є в наявності на наших складах в Німеччині та США. Звичайно, ви можете використовувати ту саму установку для всіх інших неелектричних, ультразвукових та сонохімічних процесів. Ця установка також працює для процесів з підтримкою ультразвуку з високими електричними імпульсами (HEP).
Удосконалені компоненти промислового класу
UIP2000hdT використовується багатьма клієнтами для подолання розриву між тестуванням на настільних умовах і виробництвом. Всі прилади Hielscher створені для безперервної роботи – 24ч/7д/365д. UIP2000hdT оснащений сенсорним екраном, інтерфейсом Ethernet, сумісним з 24/7 Excel протоколом CSV на SD-карті та термопарою для моніторингу температури. Ви можете керувати UIP2000hdT за допомогою браузера. Доступний цифровий датчик тиску, який підключається до UIP2000hdT. UIP2000hdT може показати вам фактичну чисту вихідну потужність на електроді. Це чиста механічна ультразвукова потужність в рідині. Це дозволяє відстежувати та перевіряти кожну секунду звукового звуку, наприклад, для керування процесом або оптимізації. Ультразвукові прилади від Hielscher забезпечують дуже відтворювані та повторювані результати. Ви можете лінійно масштабувати свої результати до виробничого рівня. Звичайно, технічна команда Hielscher підтримає вас у налаштуванні правильних експериментів, а Hielscher працюватиме з вами, щоб ваш процес працював.
Якщо ви новачок у цій галузі хімії, нижче ви знайдете більше інформації про сонохімію, електрохімію та соноелектрохімію.
Сонохімія + Електрохімія = Соноелектрохімія
Соноелектрохімія – це поєднання електрохімії та сонохімії.
електрохімія
Електрохімія додає до фізичної хімії електрику. Це вдосконалений засіб активації реагентів або реагентів шляхом перенесення електронів. Він забезпечує цілеспрямовані, селективні хімічні перетворення. Електрохімія є поверхневим явищем.
Сонохімія
Сонохімія додає хімічним реакціям акустичний і кавітаційний потік і енергію активації. Найважливішим механізмом в сонохімії є кавітація. Колапс кавітаційних бульбашок в ультразвуковому полі створює локалізовані гарячі точки з екстремальними умовами, такими як температура понад 5000 Кельвінів, тиск до 1000 атмосфер і струмені рідини зі швидкістю до 1000 кілометрів на годину. Це покращує електрохімічні реакції на поверхні електродів.
Соноелектрохімія
Соноелектрохімія поєднує два вищезгадані методи шляхом застосування ультразвуку до електрохімічної установки. Ультразвук впливає на важливі електрохімічні параметри та ефективність хімічних процесів. Електрохімічний розчин або гідродинаміка електроаналіту в електрохімічній комірці значно посилюється наявністю ультразвуку. Зчеплення електрода з ультразвуковим рупором позитивно впливає на активність поверхні електрода та профіль концентрації видів електроаналітів у всій клітині. Сономеханічний вплив покращує перенесення маси електрохімічних видів з сипучого розчину на електроактивну поверхню. Ультразвуковий електрод зменшує товщину дифузійного шару на поверхні електрода, збільшує товщину напилення/гальванічного покриття електрода, збільшує електрохімічні швидкості, виходи та ефективність, збільшує пористість і твердість осадження електрода, покращує видалення газу з електрохімічних розчинів; очищає та реактивує поверхню електрода, зменшує перенапруги електродів шляхом депасивації металу та видалення бульбашок газу на поверхні електрода (індукованих кавітаційним та акустичним потоком), а також пригнічує забруднення електродів. Застосування соноелектрохімії включають електрополімеризацію, електрокоагуляцію, органічний електросинтез, електрохімію матеріалів, електрохімію навколишнього середовища, електроаналітичну хімію, виробництво водню та осадження електродів.
Соноелектрохімія в застосуванні потокової хімії
Якщо ви виконуєте соноелектрохімічні процеси в потоковій установці, ви можете регулювати час перебування соноелектрохімічних реакцій, змінюючи швидкість потоку. Ви можете провести рециркуляцію для повторного впливу або прокачати через клітину один раз. Рециркуляція може бути вигідною для регулювання температури, наприклад, шляхом протікання через теплообмінник для охолодження або нагрівання.
Якщо використовувати клапан зворотного тиску на виході з реактора соноелектрохімічної комірки, можна підвищити тиск усередині елемента. Тиск всередині клітини є дуже важливим параметром для посилення ультразвукового випромінювання і впливу на вироблення газових фаз. Це також важливо при роботі з реагентами або продуктами з низькою температурою кипіння.
Робота в проточному режимі дозволяє безперервно працювати і, таким чином, виробляти більші обсяги.
Якщо матеріал протікає між двома електродами, наприклад, сонотродом і клітинною стінкою, ви можете зменшити відстань між електродами. Це дозволяє краще контролювати число переданих електронів і краще селективність реакції. Це може покращити точність продукту, його розподіл та вихід.
У загальному випадку соноелектрохімічні реакції в реакторі проточної комірки можуть бути набагато швидшими, ніж аналогова реакція в періодичному процесі. Реакції, які можуть тривати до кількох годин, можуть бути завершені за кілька хвилин, отримуючи більш якісний продукт.
Література / Список літератури
- 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.