Sonoelektrochemie - Sonoelectrochemistry

Sonoelektrochemie je aplikace ultrazvuk v elektrochemie. Jako sonochemie Sonoelektrochemie byla objevena na počátku 20. století. Účinky výkonového ultrazvuku na elektrochemické systémy a důležité elektrochemické parametry původně prokázal Moriguchi[1] a poté Schmidem a Ehertem [2][3] když vědci zkoumali vliv ultrazvuku na polarizační koncentraci, pasivaci kovů a produkci elektrolytických plynů ve vodných roztocích. Na konci 50. let Kolb a Nyborg[4] ukázal, že hydrodynamika elektrochemického roztoku (nebo elektroanalytu) v elektrochemickém článku byla za přítomnosti ultrazvuku výrazně zvýšena a popsal tento jev jako akustické streamování. V roce 1959, Penn et al.[5] prokázali, že použití ultrazvuku mělo velký účinek na povrchovou aktivitu elektrod a profil koncentrace druhů elektroanalytů v celém roztoku. Na počátku 60. let elektrochemik Allen J. Bard[6] ukázal v experimentech s řízenou potenciální coulometrií, že ultrazvuk významně zvyšuje hromadný transport elektrochemických látek z objemového roztoku na elektroaktivní povrch. V rozsahu ultrazvukových frekvencí [20 kHz - 2 MHz] byl ultrazvuk aplikován na mnoho elektrochemických systémů, procesů a oblastí elektrochemie (abychom jmenovali alespoň některé: elektrolytické pokovování, elektrolytické nanášení, elektropolymerizace, elektrokoagulace, organická elektrosyntéza, elektrochemie materiálů, životní prostředí elektrochemie, elektroanalytická chemie, vodík energie a palivový článek technologie) jak v akademické sféře, tak v průmyslu,[7] protože tato technologie nabízí oproti tradičním technologiím několik výhod.[8][9]Výhody jsou následující: významné ztenčení tloušťky difúzní vrstvy (5) na povrchu elektrody; zvýšení tloušťky elektrolytické / elektrolytické pokovování; zvýšení elektrochemických sazeb, výnosů a efektivnosti; zvýšení pórovitosti a tvrdosti elektrolytického výboje; zvýšení odběru plynu z elektrochemických řešení; zvýšení čistoty elektrod a tím i aktivace povrchu elektrody; snížení nadměrného potenciálu elektrody (v důsledku depasivace kovu a odstraňování plynových bublin generovaných na povrchu elektrody vyvolané kavitace a akustické streamování); a potlačení znečištění elektrod (v závislosti na frekvenci a výkonu ultrazvuku).

K dnešnímu dni více než 3 500 publikací[10] vč. patenty, technické, výzkumné a revizní články byly na toto téma napsány, převážná většina byla publikována po roce 1990 po recenzním článku od Masona et al.[11] s názvem „Sonoelektrochemie“ zdůrazňující mimořádné účinky ultrazvuku na zvýšení transportu hmoty, napomáhání odplynění roztoku, zlepšení čištění povrchu elektrod, produkci radikálních druhů (pomocí sonolýzy) a zvýšení elektrochemických produktů a výtěžků.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ Moriguchi, N. (1934).„Vliv nadzvukových vln na chemické jevy. III - vliv na polarizaci koncentrace“.Nippon Kagaku Kaishi 55: 749-750.
  2. ^ Schmid, G., Ehret, L. (1937).„Beeinflussung der Metallpassivität durch Ultraschall“.Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie 43(6): 408-415.
  3. ^ Schmid G., Ehret L. (1937).„Beeinflussung der Elektrolytischen Abscheidungspotentiale von Gasen durch Ultraschall“. Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie 43(8): 597–608.
  4. ^ Kolb, J., Nyborg, W.L. (1956).„Akustické streamování v malém měřítku v kapalinách“. The Journal of the Acoustical Society of America 28(6): 1237-1242.
  5. ^ Penn, R., Yeager, E., Hovorka, F. (1959)."Vliv ultrazvukových vln na koncentrační gradienty".The Journal of the Acoustical Society of America 31(10): 1372-1376.
  6. ^ Bard, A.J. (1963).„Vysokorychlostní řízená potenciální coulometrie“.Analytická chemie 35(9): 1125-1128.
  7. ^ Hielscher - Ultrazvuková technologie (2017)."Hielscher".
  8. ^ Pollet, B.G. (2012). Silový ultrazvuk v elektrochemii: Od univerzálního laboratorního nástroje po technické řešení. Wiley, ISBN  978-0-470-97424-7.
  9. ^ Ozoemena, K.I., Chen, S. (2016). Nanomateriály pro katalýzu palivových článků. Kapitola 10 - „Sonoelektrochemická výroba nanomateriálů palivových článků“, Springer, ISBN  978-3-319-29930-3.
  10. ^ Google Scholar - klíčové slovo: Sonoelektrochemie.
  11. ^ Mason, T. J., Lorimer, J. P., Walton, D. J. (1990)."Sonoelectrochemistry". Ultrazvuk 28(5): 333-337.
  12. ^ Pollet, B.G. a Ashokkumar, M. (2019). Úvod do ultrazvuku, sonochemie a sonoelektrochemie. Springer, ISBN  978-3-030-25862-7.

externí odkazy