Abstract
An overview of possible mechanisms by which sonication can influence electrochemical processes is given. Four mechanisms are discussed
acoustic streaming
microstreaming and turbulence due to cavitation
formation of microjets in the course of collapse of cavitation bubble
shock waves
and possible effects are illustrated on several examples. The most effective process is formation of microjets, which can not only decrease diffusion layer thickness under 1 lm, but also activate (depassivate) electrode surface. Design of experimental arrangement with maximum participation of microjets is proposed
Two approaches are proposed
focusing of ultrasound on the working electrode and reduction of energy losses by over-pressure
‘‘tuning” the reactor to obtain resonance, i.e. formation of stationary waves by activating reactor in its resonant mode
چکیده
مروری بر مکانیسمهای احتمالی که در آنها امواج صوتی می تواند فرایندهای الکتروشیمیایی را تحت تاثیر قرار دهد ارائه شده است. چهار مکانیسم بحث شده است:
- جاری شدن صوتی
- ریزجریان یابی و آشفتگی به دلیل حفره زایی
- تشکیل میکروجتها در دوره فروپاشی حبابهای حفره زایی شده
- امواج ضربه ای
و اثرات احتمالی با چندین مثال توضیح داده خواهد شد. موثرترین فرایند تشکیل میکروجتهاست که می تواند نه تنها ضخامت لایه انتشار را به زیر 1 میکرو متر کاهش دهد بلکه می تواند سطح الکترد را فعال کند. طراحی آرایش بخش آزمایشی با ماکزیمم تعداد میکروجتها پیشنهاد شده است. دو روش پیشنهاد شده است: - تمرکز امواج ماوراء صوت روی الکترد کار و کاهش تلفات انرژی از طریق فشار بالا - تنظیم واکنشگر برای بدست آوردن رزونانس یعنی تشکیل امواج ایستا توسط واکنشگر فعال شده در مد رزونانسی خود.
1-مقدمه
احتمالاً اولین مقاله در ارتباط با تاثیر امواج ماوراء صوت بر روی فرایندهای الکتروشیمیایی بیش از 80 سال پیش انتشار یافت. موقعی که موریگوشی کاهش ولتاژ تجزیه آب را بر روی الکترد پلاتین القا شده توسط امواج صوت توضیح داد]1[. در سال 1937، اشمیت و هرت اثرات امواج ماوراءصوت را بر روی غیر فعال شدگی فلزات ]2[ و روی تولید الکترولیتیکی گازها ]3[ مطالعه کردند. در سال 1956، کلب و نیبورگ ]4[ حرکت مایع را در اثر امواج صوتی ( جاری شدن صوتی ) توضیح دادند ودر سال 1956، پن و همکاران ]5[ ازهم گسیختگی گرادیان غلظتی را به دلیل امواج صوتی مطالعه کردند. افزایش انتقال جرم توسط امواج صوتی توسط بارد ]6[ برای کولومتری در پتانسیل کنترل شده با سرعت بالا در سال 1963 مورد استفاده قرار گرفت. امواج صوتی بعدها به عنوان مثال، برای افزایش جریان الکتروتجزیه ای ]7و8[، برای بهبود کیفیت الکتروپلیت ]9و10[ و برای پیش تیمار الکترد ]11[ مورد استفاده قرار گرفت. توسعه سریع سونوالکتروشیمی ازحدود 15-20 سال پیش شروع شد، موقعی که ابزار ماوراءصوت ارزان در دسترس قرار گرفت و حمامهای ماوراءصوت تقریباً در هر آزمایشگاه شیمیایی قرار گرفت. اولین مقاله مروری با موضوع سونوالکتروشیمی توسط ماسون و همکاران در سال 1990 ]12[ انتشار یافت و مقالات بعدی بعدها ادامه گردید...