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Accueil > Recherche > Équipe Sonochimie et Réactivité des Surfaces > Les axes de recherche > Caractérisation des effets induits par les ultrasons dans les réacteurs chimiques et électrochimiques

Interaction onde-électrolyte : Mesure électrochimique du TM induit par les US à l’électrode en milieu aqueux ou RTIL’s (20-40-60 kHz)

Responsables : Marie-Laure DOCHE, Jean-Yves HIHN, Michel REBETEZ

Dans cette partie, nous utilisons l’électrochimie comme moyen d’investigation des phénomènes hydrodynamiques entraînés par les ultrasons à la surface d’une électrode. La technique d’investigation la plus courante est la méthode électrodiffusionnelle appliquée au couple réversible FeIII/FeII sur une microélectrode de platine. Elle consiste à mesurer le courant limite lors d’une voltampérométrie cyclique avec un électrolyte aqueux faiblement concentré en espèces électroactive. On détermine ainsi le coefficient de transfert de matière à l’électrode qui est utilisé pour caractériser l’efficacité de l’écoulement induit par les ultrasons, à proximité immédiate de la paroi. En déplaçant l’électrode dans l’axe du transducteur, nous avons pu quantifier la distribution des zones actives dans plusieurs réacteurs à basse fréquence.
Les plus récents travaux concernent la zone proche du transducteur (entre 0 et 3 cm) qui s’est révélée être le siège de la plus grande activité. Nous avons alors choisi d’exprimer les mesures électrochimiques en une vitesse apparente qui nous permet, par comparaison directe avec les mesures de vecteurs vitesses obtenus par la technique PIV, de séparer les contributions respectives de la cavitation à la surface de l’électrode et des courants de convection appelés vent ultrasonore. Comme l’intensité de la production des bulles de cavitation modifie considérablement la propagation et l’absorption des ondes ultrasonores, les non linéarités qui apparaissent ne permettent pas l’utilisation de lois mécaniques simples. Un modèle décrivant la variation de vitesse apparente en fonction de la distance au transducteur a été établi. Il permet de décrire de façon satisfaisante l’ensemble des résultats expérimentaux mais la signification physique des paramètres du modèle reste à concrétiser.
L’interaction onde-électrolyte s’avère très importante dans la mise au point de procédés sonoélectrochimiques. En parallèle à l’action menée en milieu aqueux, nous avons donc choisi de faire varier fortement les propriétés de l’électrolyte en nous dirigeant vers l’emploi de liquides ioniques. Les RTIL’s (Room Temperature Ionic Liquids) nous intéressent donc particulièrement pour deux aspects : la modification de la viscosité (et donc une interaction onde/liquide complètement différente) et surtout l’absence de tension de vapeur. La formation des bulles de cavitation ne dépend alors plus que des gaz dissous, qui sont contrôlables en partie par pression dans le ciel du réacteur, ce qui nous ouvre un nouveau champ d’investigations.