Установка для соноелектрохімії – 2000 ватт ультразвуку

Сонелектрохімія поєднує переваги електрохімії та сонохімії. Найбільшою перевагою цих методів є їхня простота, низька вартість, відтворюваність та масштабованість. Hielscher Ultrasonics пропонує повну установку для соноелектрохімії для пакетного та потокового використання. Вона складається з:

• просунутого ультразвукового генератора (2000 ватт) з автоматичним налаштуванням, керуванням амплітудою та складним записом даних,
• потужного перетворювача з ультразвуковим рогом (промислового класу, 2000 ватт, 20kHz),
• електричного ізолятора, який не зменшує ультразвукові коливання
• ультразвукових підсилювальних рогів для збільшення або зменшення амплітуди
• різноманітних конструкцій сонотродів (Сонотрод є електродом. Катодом або анодом.)
• проточної реакторної комірки зі змінними стінками комірки (алюміній, нержавіюча сталь, сталь, мідь, …)

Вам не потрібно витрачати час на розробку власної установки лише для того, щоб поєднати ультразвук з електрохімією. Вам не потрібно вносити електричні зміни до стандартного ультразвукового обладнання. Придбайте цю промислову установку для соноелектрохімії та зосередьте свої зусилля та час на хімічних дослідженнях та оптимізації процесу!

Готова до використання установка для соноелектрохімії

Hielscher Ultrasonics пропонує просту у використанні установку для соноелектрохімії з адаптивною, гнучкою конфігурацією. Ця установка підходить для загальних досліджень і розробок та оптимізації процесів, а також для виробництва середнього масштабу. Сонотрод на UIP2000hdT (2000 ватт, 20kHz) можна використовувати як електрод у пакетній установці або в потоці з проточною коміркою. Він має унікальну конструкцію електричної ізоляції. Оновлення перетворювача для соноелектрохімії не зменшує ультразвукову потужність.
Стандартний сонотрод/електрод виготовлений з титану 5-го класу та розроблений для оптимізації однорідності ультразвукової інтенсивності вздовж його боку. Доступні інші конструкції та інші матеріали, такі як алюміній, сталь або нержавіюча сталь. Спеціальна проточна реакторна комірка цієї конструкції має алюмінієвий корпус, який електрично ізольований пластиковими з’єднаннями на обох кінцях. Алюмінієвий профіль можна використовувати як дешевий розхідний електрод, і його можна легко замінити на інші матеріали, такі як сталь, нержавіюча сталь або мідь. Доступні інші діаметри або конструкції комірок. Комірка на кресленні має зазор приблизно 2–4 mm між ультразвуковим електродом і корпусом комірки. Тому ультразвукові хвилі також викликають акустичну течію та кавітацію на корпусі комірки. Усі стандартні елементи цієї конструкції доступні на наших складах у Німеччині та США. Звичайно, ви можете використовувати ту саму установку для всіх інших неелектричних ультразвукових та сонохімічних процесів. Ця установка також працює для процесів, підтримуваних ультразвуком, з високими електричними імпульсами (HEP).

Просунуті компоненти промислового класу

UIP2000hdT використовується багатьма клієнтами для подолання розриву між лабораторними випробуваннями та виробництвом. Усі прилади Hielscher розроблені для безперервної роботи – 24h/7d/365d. UIP2000hdT оснащений сенсорним екраном, інтерфейсом Ethernet, протоколюванням 24/7 у форматі CSV, сумісним з Excel, на SD-картці та термопарою для моніторингу температури. Ви можете керувати UIP2000hdT через браузер. Доступний цифровий датчик тиску, який підключається до UIP2000hdT. UIP2000hdT може показувати вам фактичну чисту потужність на електроді. Це чиста механічна ультразвукова потужність у рідині. Це дозволяє вам моніторити та перевіряти кожну секунду ультразвукової обробки, наприклад, для контролю або оптимізації процесу. Ультразвукові пристрої від Hielscher забезпечують дуже відтворювані та повторювані результати. Ви можете масштабувати свої результати лінійно до рівня виробництва. Звичайно, технічна команда Hielscher підтримає вас у налаштуванні правильних експериментів, і Hielscher працюватиме з вами, щоб ваш процес працював.

Ця установка для соноелектрохімії не залишає багато бажаного. Єдине, що залишається, може бути другий UIP2000hdT як другий електрод.

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 електрику до фізичної хімії. Це просунутий засіб активації реагентів або реактантів шляхом перенесення електронів. Він дозволяє цільові, селективні хімічні перетворення. Електрохімія – це поверхневе явище.

Сонохімія

Сонохімія додає акустичну та кавітаційну течію та енергію активації до хімічних реакцій. Найважливішим механізмом у сонохімії є кавітація. Колапс кавітаційних бульбашок в ультразвуковому полі створює локальні гарячі точки з екстремальними умовами, такими як температури понад 5000 Kelvin, тиски до 1000 атмосфер і рідинні струмені до 1000 кілометрів на годину. Це покращує електрохімічні реакції на поверхні електродів.
Читайте більше про сонохімію!

Соноелектрохімія

Соноелектрохімія поєднує дві згадані вище техніки, застосовуючи ультразвукову обробку до електрохімічної установки. Ультразвук впливає на важливі електрохімічні параметри та ефективність хімічних процесів. Електрохімічний розчин або гідродинаміка електроаналіту в електрохімічній комірці значно покращуються за наявності ультразвуку. З’єднання електрода з ультразвуковим рогом має позитивний вплив на активність поверхні електрода та профіль концентрації видів електроаналіту в усій комірці. Сономеханічні ефекти покращують масоперенесення електрохімічних видів з об’ємного розчину на електроактивну поверхню. Ультразвуковий електрод зменшує товщину дифузійного шару на поверхні електрода, збільшує товщину осадження електрода/гальванічного покриття, збільшує електрохімічні швидкості, виходи та ефективності, збільшує пористість і твердість осадження електрода, покращує видалення газу з електрохімічних розчинів; очищує та реактивує поверхню електрода, зменшує перенапруги електрода шляхом депасивації металу та видалення газових бульбашок на поверхні електрода (індуковані кавітацією та акустичною течією) та пригнічує забруднення електрода. Застосування соноелектрохімії включають електрополімеризацію, електрокоагуляцію, органічний електросинтез, електрохімію матеріалів, екологічну електрохімію, електроаналітичну хімію, виробництво водню та осадження електродів.

Соноелектрохімія в застосуваннях потокової хімії

Якщо ви виконуєте соноелектрохімічні процеси в потоковій установці, ви можете налаштувати час перебування соноелектрохімічних реакцій, змінюючи об’ємну витрату. Ви можете здійснювати рециркуляцію для повторного впливу або прокачувати через комірку один раз. Рециркуляція може бути вигідною для контролю температури, наприклад, шляхом протікання через теплообмінник для охолодження або нагрівання.
Якщо ви використовуєте клапан протитиску на виході з реакторної комірки соноелектрохімії, ви можете збільшити тиск усередині комірки. Тиск усередині комірки є дуже важливим параметром для інтенсифікації ультразвукової обробки та впливу на утворення газових фаз. Він також важливий при роботі з реагентами або продуктами з низькою температурою кипіння.
Робота в режимі протікання дозволяє здійснювати безперервну роботу та, отже, виробництво більших об’ємів.
Якщо матеріал протікає між двома електродами, наприклад, сонотродом і стінкою комірки, ви можете зменшити відстань між електродами. Це дозволяє краще контролювати кількість перенесених електронів та кращу селективність реакції. Це може покращити точність продукту, розподіл та вихід.
Загалом, соноелектрохімічні реакції в конфігурації проточної реакторної комірки можуть бути набагато швидшими, ніж аналогічна реакція в пакетному процесі. Реакції, які можуть тривати до кількох годин, можна завершити за кілька хвилин, виробляючи кращий продукт.

Література / Посилання

• 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.