Os autores gostariam de agradecer à Comissão de Tecnologia e Inovação (CTI, Suíça), pelo apoio financeiro (No. 13.236,1 PFFLI-LS).

As investigações foram realizadas utilizando uma configuração de bomba de canalizada (Figu re 2), que permite que as experiências de tensão mecânica a taxas de fluxo de até 60 L min -1 e a pressão cai até 2 bar para ser executado. Como mostrado na Fig u re 2, a instalação experimental é constituído por o recipiente de armazenamento, o circuito da bomba, e o equipamento para a técnica in-line endoscopia. O impulsor do recipiente de armazenamento só foi utilizado para misturar o surfactante. Elementos periféricos foram integrados ao circuito fechado para monitorar a taxa de fluxo V e queda de pressão p em diferentes configurações de bomba. As investigações foram variadas, usando a válvula de mão-roda. 1. Setup Experimental <ol><li> Certifique-se de que o bioreactor (D = 0,15 m, H / D = 2,2) é equipado com um impulsor para a dissolução do tensoativosnt e certificar-se de que o tubo de entrada mergulha no fluido para evitar uma entrada de gás. </li><li> Equipar o anel de bomba de seringa com uma porta, a bomba investigado, um medidor de fluxo clamp-on, um sensor de pressão de uso único e uma válvula de mão-roda. Após a ligação do anel de bomba para o vaso de armazenamento, ligar-se a cabeça da bomba para o motor e preparar a sonda endoscópio. </li><li> Montar o plano de reflexão variável, um espelho de ródio, neste caso, na extremidade da sonda e ajustar a distância entre o espelho e a lente 150 um. Ajustar o parafuso a 100 | im a concentrar a nitidez do objectivo. </li><li> Ligue a sonda para o estroboscópio através de um cabo de fibra óptica e da câmera do endoscópio para o computador através de um cabo Ethernet. Em seguida, ligue a câmera eo estroboscópio em conjunto através de um cabo disparador-box. </li><li> Inicie o computador e abra o software fornecido pelo fabricante, que inclui uma aquisição de imagem e software de reconhecimento, bem como software analisador resultado. </li><li> Selecione o programa de aquisição de imagem no menu principal. </li><li> Clicar no botão &quot;dispositivo de detecção&quot;, no canto superior esquerdo do ecrã, para detectar a câmara. </li><li> Em &quot;Configurações do Diretório&quot;, selecione o local no computador para salvar imagens e ativar o comando &quot;Criar sub gatilho pastas&quot;. </li><li> Digite os parâmetros do processo na seção &quot;Modo de Trigger: Ready&quot;. Taxa de quadros: 7,5 Hz Frames por gatilho: 50 Número de gatilhos: 60 Intervalo de Trigger: 60 seg </li><li> Depois de se completar todo o trabalho preparatório, despeje 5 L de água desionizada para o recipiente de armazenamento e ligar a bomba para encher a bomba e o circuito de bomba. </li><li> Desligue a bomba e adicionar 0,9 ml de surfactante (c surfactante = 0,18 ml L -1, surfactante ρ, 20 ° C = 1,070 kg m -3, concentração micelar crítica (CMC): ω cmc0; ≈ 0,018 ml L -1, ω surfactante ≈ 10 · ω CMC), com uma pipeta de 10 ml sob agitação. Após 10 min o surfactante está completamente dissolvido. </li><li> Desligue o impulsor e ligar a bomba. Posicione a sonda endoscópio de modo que a lente está localizado diretamente abaixo do tubo de entrada. </li><li> Definir a taxa de fluxo de 3,4 L min -1 e a queda de pressão de 0,03, 0,3 ou 0,61 bar através da variação da velocidade do rotor e a válvula de mão-roda. </li><li> Pesar 6,3 g de óleo directamente na seringa (β óleo = 1,26 g L-1, ρ óleo, 20 ° C = 989,5 kg m-3). </li><li> Inicie o software de aquisição de imagem e adicione o óleo através do orifício de seringa. A bomba a funcionar, distribui as gotas da emulsão. </li><li> Depois de 1 hora, terminar a investigação tensão de cisalhamento e limpar o endoscópio em linha, bem como o biorreactorcom o ciclo de bomba integrada. Posteriormente, preparar a configuração experimental para o próximo processo de bombeamento. </li></ol> 2. Medição e Análise de Imagem <ol><li> Abra o software de reconhecimento automático de imagem no menu principal. </li><li> Em &quot;Diretório Batch Root&quot; selecione o local no computador para salvar os arquivos (tudo * .csv). </li><li> Selecione a coluna &quot;Caminho Series Imagem&quot; e clique no botão &quot;Adicionar série de imagens subpastas&quot; no canto inferior esquerdo da tela para carregar a série de imagens. </li><li> Carregar os parâmetros do processo, que são fornecidos pelo fabricante. Selecione a coluna &quot;Definições de Pesquisa (* .pss ou Auftrag _ *. Mat)&quot; e clique no botão &quot;Definir configurações de pesquisa&quot; no meio-inferior da tela para carregar os parâmetros do processo, a fim de especificar o reconhecimento queda. </li><li> Selecione a coluna &quot;Pesquisar Padrão (* .psp ou F _ *. Esteira) e clique no botão&quot; Procurar Set Pattern &quot;no canto inferior direito da tela para carregar os parâmetros do processo, a fim de especificar a análise gota. </li><li> Comece o reconhecimento de imagem clicando no botão &quot;Batch Start&quot;. </li><li> Após a conclusão de reconhecimento de imagem, expressar os tamanhos de gotas detectadas por o diâmetro médio de Sauter (d 32), ou qualquer outro valor representativo ou distribuição de escolha significa usando o software analisador de resultado. </li><li> Abra o software analisador de resultado no menu principal. </li><li> Ative o comando &quot;tudo * .csv em uma pasta&quot; e clique no botão &quot;Pasta (s) de carga&quot; no canto superior esquerdo da tela para carregar o salvo anteriormente todos arquivo * .csv. </li><li> Selecione o valor relevante (por exemplo, diâmetro médio de Sauter) na lista drop-down no meio superior da tela para visualizar os resultados. Para o cálculo do diâmetro introduzir a escala de 0,6591 uM ​​de pixel -1, à direita, que é fornecido pelo fabricante. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig2.jpg" /> Figura 2. Instalação experimental circuito da bomba para a configuração da bomba encanada usando endoscopia em linha como a técnica de medição:. (1) reservatório de armazenamento, (2) Porta de seringa, (3) da bomba, (4) sensor de pressão (5), sensor de fluxo, ( 6) estroboscópio (7), computador com o software fornecido pelo fabricante, e (8) sonda endoscópio. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<ol>
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Des. 87 (4), 565-572 (2009).</li><li>Maa&#223;, S., Metz, F., Rehm, T., Kraume, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+drop+sizes+for+liquid/liquid+systems+in+stirred+slim+reactors+-+Part+I:+Single+stage+impellers.">Prediction of drop sizes for liquid/liquid systems in stirred slim reactors - Part I: Single stage impellers.</a> Chem. Eng. 162 (2), 792-801 (2010).</li></ol>

Wolfgang Dornfeld e Reto schob são funcionários da Levitronix, Ltd., fabricante das bombas centrífugas MagLev.

O objectivo deste protocolo é para mostrar a adequação da técnica de endoscopia em linha para medições de tamanho de gota em processos de bombeamento. Para este efeito, tamanhos de gota de um sistema de emulsão de óleo-água foram determinados e um diâmetro médio de Sauter medido foi calculada para caracterizar o esforço mecânico da centrífuga MagLev bombas, bem como os seus homólogos, um peristáltica e uma bomba de diafragma 4-pistão. Os resultados mostraram baixa variação da Sauter medida significa diâmetros, que foram quantificados por desvios-padrão dos abaixo de 15%, indicando que os tamanhos de gota foram mensurados de forma confiável e precisa. Como uma consequência, o diâmetro médio de Sauter medido com sucesso poderia ser utilizado como um critério de comparação para avaliar a tensão mecânica das bombas investigados. As bombas centrífugas MagLev revelou Sauter diâmetros médios maiores medidos, indicando tensões mecânicas mais baixas em gotas de emulsão em comparação com as bombas de diafragma e peristálticas 4 pistões. Em Studs até à data, em linha endoscopia foi demonstrado ser uma técnica robusta e simples para a medida do tamanho de gota fiável 1,6,12-14,20-21, que também foi confirmada por este estudo. Em comparação com as técnicas de medição alternativos, tais como o sensor de fibra óptica FBR, o FBRM e a técnica 2D-ORM, a técnica endoscópio pode ser usado como o método padrão para a obtenção de dados precisos em aplicações de líquido / líquido 12,14. A facilidade de manipulação do endoscopia em linha simples e a produção do sistema de emulsão de óleo-água não-biológica permite um procedimento simples para a detecção do tamanho da gota de acordo com o texto do protocolo (ver acima). No entanto, deve mencionar-se que a posição da sonda endoscópio depende do fluxo de fluido no recipiente de armazenamento. Investigações posteriores (dados não apresentados) revelaram que a lente da sonda deve estar localizado directamente abaixo do tubo de entrada para as taxas de fluxo mais baixas até 5 L min -1a fim de evitar uma detecção múltipla de uma queda de 19. Para imagens nítidas em taxas de fluxo mais de 5 L min -1, recomenda-se a posicionar a sonda de pelo menos 10 cm de distância a partir do tubo de entrada. Independente dos parâmetros do processo, o titular da endoscopia em linha deve ser estável, a fim de evitar um deslocamento da sonda, o que pode resultar em imagens desfocadas. Além disso, deve notar-se particularmente que o tamanho de gota é detectada perto do limite inferior de detecção do sistema foto-óptico aplicado, em que o diâmetro mínimo gota detectável é 6,5 uM. Como o software fornecido pelo fabricante foi melhorada, as técnicas de linha de endoscopia pode detectar com fiabilidade um tamanho mínimo de queda de 1 m. Além disso, o processamento de imagem continuará a ser desenvolvido para permitir o monitoramento on-line de aplicações industriais. Embora o presente estudo incidiu sobre as taxas de fluxo relativamente baixas de até 3.4 L<html> 60; min -1, estudos futuros devem considerar uma ampla gama de condições de operação. Primeiras investigações foram realizadas a taxas de fluxo de até 20 L min -1 (dados não mostrados). No entanto, uma diluição 1: 2 (c surfactante = 0,09 ml de L-1, c óleo = 0,64 ml de L-1) do sistema de emulsão de óleo-água é recomendada a taxas de fluxo superior a 10 L min -1 19, como o aumento da dissolução gota causada pela maior estresse mecânico, de outra forma afetar soltar a detecção e reduzir o número de gotas detectadas. Os testes foram realizados com uma diluição de 1: 2 e comparados com os resultados de um sistema de emulsão não diluída de água-óleo. Para ambas as abordagens, a Sauter significa diâmetros foram medidos de forma confiável (desvio padrão abaixo de 5%). Portanto, a fração de volume reduzido (diluição 1: 2) não influenciou a Sauter medido a média dos diâmetros e, portanto, de um rompimento drop-queda foi insignificante. nt &quot;&gt; Estas abordagens experimentais poderosos fornecer uma boa base para a melhoria da técnica endoscopia, bem como o software de aquisição de imagem, reconhecimento e analisador resultado afins. Além disso, a aplicabilidade da técnica endoscopia para classificar os tipos de bombas e de acordo com a sua série mecânica estresse foi demonstrado com sucesso. Os resultados obtidos são essenciais para o desenvolvimento de projeto de bomba ea otimização de bombas para reduzir danos às células.

As bombas são usadas para transferir as culturas de células nas indústrias farmacêutica e biotecnológica. Durante o processo de bombagem, o stress mecânico pode resultar em danos nas células irreversível, o que pode prejudicar a qualidade e quantidade do produto 1-4. O nível de estresse mecânico depende das configurações do tipo de bomba e bombas, como demonstrado em estudos anteriores 5-6. Comumente, bombas peristálticas, seringas e diafragma são usados ​​para aplicações de uso único de base tecnológica (SU). Estas bombas resultar em altas forças de cisalhamento locais provocadas pela compressão da tubagem de bomba e o fluxo pulsante 7. A fim de ultrapassar estes inconvenientes, bombas centrífugas levitação magnética (bombas centrífugas MagLev) constituem uma alternativa promissora. O motor é accionado magneticamente, a fim de evitar falhas estreitas entre o rotor e o alojamento de bomba (Figura 1). Um estudo anterior investigou a centrífuga MagLevBombas e apresentaram menor estresse mecânico no ovário de hamster chinês (CHO) células em comparação com diafragma peristáltica e 4 bombas de pistão 5. Além disso, análises de hemólise revelou nenhum trauma sanguíneo e do trombo formação significativa sobre uma variedade de condições de operação que utilizam estas bombas 8-11. Os resultados demonstram que o uso destas bombas especificamente concebidos aplica menos tensão mecânica em sistemas biológicos, em comparação com as bombas peristálticas e diafragma. Para investigar a tensão mecânica com despesa limitada experimental, um modelo de sistema de emulsão de óleo-água é recomendada devido ao seu custo (ca. 99,8%) e (ca. 99,5%) de aplicação reduzida do tempo em comparação com os sistemas de cultura de células biológicas. Como rompimento queda do sistema de emulsão de óleo-água é uma função do estresse mecânico, tamanhos de gota devem ser contados ao longo do tempo experimental de investigações tensão de cisalhamento. Muitas técnicas para dimensionamento gotas estão disponíveis, which pode ser dividido em som, laser e técnicas baseadas foto 12. Em particular, o uso da sonda em linha endoscopia foto-óptico mostra tamanhos de gota quase idênticos para detecções manuais e automáticas (desvio padrão inferior a 10%) e permite uma detecção de 250 gotas por minuto 13. Devido à sua precisão e fiabilidade, a técnica endoscópio foi mostrado ser uma técnica eficaz para a medição padrão distribuições de tamanho de gota em dispersões líquido / líquido quando comparado com outras sondas comumente utilizados (por exemplo, de fibra óptica para a frente e para trás de razão (FBR) Sensor , método de feixe focado reflectância (FBRM) e a técnica de medição de reflectância óptica bidimensional (2D-ORM)) 12,14. Além disso, a adequação de endoscopia em linha para medir tamanhos de gota em um recipiente agitado foi demonstrado várias vezes em investigações anteriores 15-18. Com base em um estudo prévio 6, este protocolo descreveo uso de linha endoscopia para determinar tamanhos de gota (diâmetro médio de Sauter) de um sistema de emulsão de óleo-água em bombas. O diâmetro médio de Sauter foi utilizado como um critério de comparação, a fim de estimar a tensão mecânica das bombas multi-uso (MU) MagLev centrífugos, um peristáltica e de uso único (SU) da bomba de diafragma 4-pistão. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig1.jpg" /> Figura 1. levitação magnética centrífuga do sistema de bomba. (A) O princípio de um motor bearingless e (B) o PuraLev 200mu são mostrados como um exemplo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CCD camera</td>
			<td>Allied Vision Technologies GmbH</td>
			<td>GX2750</td>
			<td>Equipment for inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td>
			<td>Saint-Gobain Performance Plastics</td>
			<td>374-375-4</td>
			<td>Tube 
			Select a tubing length of about 45 cm 
			before the pump.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Flex Biopharmaceutical Tubing</td>
			<td>Saint-Gobain Performance Plastics</td>
			<td>374-375-3</td>
			<td>Tube 
			Select a tubing length of about 45 cm after the pump and clamp on the flow sensor to this tubing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CLAVE Connector</td>
			<td>Victus</td>
			<td>011-C2000</td>
			<td>Sampling port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller LPC-200.1-02</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-30030</td>
			<td>PuraLev 200MU controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller LPC-600.1-02</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-30033</td>
			<td>PuraLev 600MU controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-30329</td>
			<td>Flow sensor for flow rates below 5 L min-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LeviFlow Converter LFC-1C-CS</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-30328</td>
			<td>Flow sensor output device&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex I/P Easy Load</td>
			<td>Fisher Scientific AG</td>
			<td>EW-77963-10</td>
			<td>Peristaltic pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mitos free flow valve</td>
			<td>Parker Hannifin Europe S&#224;rl</td>
			<td>FFLQR16S6S6AM</td>
			<td>Valve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobil Eal Arctic</td>
			<td>Exxon Mobil Corporation</td>
			<td>Mobil EAL Arctic 22</td>
			<td>Oil 
			Prepare the emulsion directly before 
			the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor</td>
			<td>Elektromotorenwerk Brienz AG</td>
			<td>7WAC72N4THTF</td>
			<td>Motor for agitator shaft</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor BSM-1.4</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-10005</td>
			<td>PuraLev 200MU motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor LPM-600.4</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-10038</td>
			<td>PuraLev 600MU motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norm-Ject 10 mL Luer Lock</td>
			<td>Restek Corporation</td>
			<td>22775</td>
			<td>Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump Head LPP-200.5</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-90525</td>
			<td>PuraLev 200MU pump head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump Head LPP-600.18</td>
			<td>Levitronix GmbH</td>
			<td>100-90548</td>
			<td>PuraLev 600MU pump head</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quattroflow 1200-SU</td>
			<td>Almatechnik AG</td>
			<td>QF 1200</td>
			<td>4-piston diaphragm pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SciPres Sensor</td>
			<td>SciLog</td>
			<td>080-695PSX</td>
			<td>Pressure sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SciPres Sensor Monitor</td>
			<td>SciLog</td>
			<td>080-690</td>
			<td>Pressure sensor output device&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOPAT-VF Inline Endoscopic Probe</td>
			<td>SOPAT GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stroboscope</td>
			<td>Drello GmbH &#38; Co KG</td>
			<td>Drelloscop 255-01</td>
			<td>Equipment for inline endoscopy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>X100</td>
			<td>Surfactant 
			Handle with gloves and goggles. 
			(acute toxicity, eye irritation)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a cost-effective and reliable method to predict mechanical stress in single-use and standard pumps

As bombas são utilizadas principalmente quando a transferência de caldos de cultura estéreis em processos de produção biofarmacêutica e biotecnológicos. No entanto, durante o processo de bombeamento ocorrer forças de cisalhamento que podem levar à perda de produto qualitativa e / ou quantitativa. Para calcular a tensão mecânica com despesa experimental limitado, um sistema de emulsão de óleo-água foi usada, cuja adequação foi demonstrada para detecções de tamanho de gota em biorreatores 1. Como dissolução da gota no sistema de emulsão de óleo-água é uma função da tensão mecânica, gota tamanhos devem ser contados ao longo do tempo experimental de investigações de tensão de cisalhamento. Em estudos anteriores, a endoscopia incorporada tem sido mostrado para ser uma técnica de medição exacta e fiável para detecção do tamanho da gota em dispersões de líquido / líquido. O objectivo deste protocolo é para mostrar a adequação da técnica de endoscopia em linha para medições de tamanho de gota em processos de bombeamento. Para expressar o tamanho da gota, o diâmetro médio de Sauterd 32 foi utilizada como representativa do diâmetro de gotas na emulsão de óleo-água. Os resultados mostraram baixa variação nos diâmetros médios Sauter, os quais foram quantificados por desvios padrão abaixo de 15%, indicando a fiabilidade da técnica de medição.

Avaliação ótica Fig u re 3 mostra as imagens de reconhecimento de partículas após um tempo de bombagem de 1 h. As quatro imagens superiores mostram as gotas antes de reconhecimento e as mais baixas quatro imagens mostram as gotas marcadas pelo software de reconhecimento. As gotas detectados são realçados com uma borda verde. Comparando as imagens superiores e inferiores mostra que as arestas da gota foram precisamente detectado pelo software de reconhecimento de imagem. As imagens à esquerda mostram a distribuição gota para o MagLev centrífuga bombas PuraLev 200mu e PuraLev 600MU, e os da direita mostram o diafragma 4 pistões e da bomba peristáltica. Uma avaliação ótica permitiu uma classificação inicial do estresse mecânico no sistema de modelo de emulsão. Este revelou que maiores tamanhos de gota e gota conta inferiores foram gerados pelas bombas centrífugas MagLev comparado com o diaphr 4-pistãobomba peristáltica e agm. Consequentemente, as bombas centrífugas MagLev, especialmente o PuraLev 200mu, mostrou reduzida quebra queda, indicando tensões mecânicas inferiores. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig3.jpg" /> Figura 3. Imagens da endoscopia em linha. Emulsão gotas antes (A, B, C, D) e depois (E, F, G, H) reconhecimento das partículas após 1 hora de bombear usando (A, E) a PuraLev 200mu, ( B, F) o PuraLev 600MU, (C, G) a bomba de diafragma 4 pistões, e (D, H) da bomba peristáltica sob condições operacionais idênticas (3,4 L min -1 e 0,03 bar). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Sauter meum diâmetro Investigações posteriores revelaram desvios padrão abaixo d 32 ± 0,4 mm e garantido resultados reproduzíveis pelo uso da linha endoscopia 19. Portanto, vários inquéritos não foram necessários para essa abordagem, que adicionalmente reduzido a despesa experimental. A fim de expressar o tamanho de gota, o diâmetro médio de Sauter d 32 (ver Eq. 1) foi utilizada como representativa do diâmetro de gotas na emulsão de óleo-água para esta abordagem. Em geral, o diâmetro médio de Sauter diminuiu ao longo do tempo para todos os tipos de bomba e configurações de bomba até atingir o estado estacionário 12. As investigações neste estudo confirmou a progressão do diâmetro Sauter significa (Fig u re 4A a D), as curvas da PuraLev 200mu (Fig u re &amp;# 160; 4A) e a bomba peristáltica (Fig u re 4D) sendo exemplarmente discutidas neste protocolo. Em contraste com o PuraLev 200mi, o Sauter diâmetros médios eram até 40% mais pequena para a bomba peristáltica, a as mesmas condições de funcionamento (velocidade de fluxo = 3,4 L min -1; queda de pressão = 0,03 bar). Como conseqüência, tensões mecânicas mais elevadas resultou em um aumento da dissolução de queda e tamanhos de gota, por conseguinte, menores. Além disso, o diâmetro médio de Sauter diminuiu com o aumento da queda de pressão no PuraLev 200mu (Fig u re 4A), que indicou a dependência do tamanho da gota de queda de pressão. Em contraste, a bomba peristáltica mostrou um diâmetro médio de Sauter de 32,60min d = 10 um, no final da experiência para todos os parâmetros do processo (figu 4D re). Portanto, o diâmetro médio de Sauter foi encontrado para ser independente da queda de pressão. No entanto, os resultados refletem a compreensão física da cisão gota: com maior tensão mecânica, Sauter diâmetros médios menores foram determinados (ver também Fig u re 5). Para cada ponto de medição, pelo menos, 300 quedas foram determinadas a fim de garantir uma certeza estatística. O desvio padrão máximo diminuiu para o PuraLev 200mu 32,4min de d ± 42 pM e para o PuraLev 600MU 32,6min de d ± 21 | im a cerca de d 32 ± 0,5 um no final do processo de bombeamento. O desvio padrão diminuiu resultou do aumento da distribuição do tamanho de gota homogénea até que o estado estacionário foi alcançado. Em comparação to Maglev bombas centrífugas, as bombas de diafragma e peristálticas 4 pistões revelou desvios padrão abaixo d 32 ± 10 mm. <img alt="Equação 1" src="/files/ftp_upload/53052/53052eq1.jpg" width="80" /> (1) <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig4.jpg" /> Figura 4. perfis típicos de Sauter significa diâmetros de d 32 ao longo do tempo e à determinação dos Sauter diâmetros médios medidos de d 32, m. Comparação de Sauter diâmetros médios de d 32 (A) para a PuraLev 200mi, (B) para a PuraLev 600MU, (C) para a bomba de diafragma 4-pistão, e (D) para a bomba peristáltica. Os diâmetros médios Sauter d 32 foram determinadas a uma taxa de fluxo de 3,4 L min -1 e quedas de pressão variando 0,03-,61 bar.A medida Sauter diâmetro médio d 32, m foi calculada para os últimos 10 minutos (limite). O desvio padrão resultante das Sauter diâmetros médios de d 32 (N ≥ 300) é mostrado. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig4highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Medido diâmetro médio de Sauter como um sistema de comparação Como descrito acima, o diâmetro médio de Sauter diminuiu ao longo do tempo até que os tamanhos de gotas atinge a fase estacionária. No último 10 min do tempo experimental, o valor médio do diâmetro médio de Sauter foi calculado para determinar a Sauter diâmetro medido, o qual foi utilizado como um critério de comparação de médias (ver limite da Fig u re 4A-D). Os Sauter diâmetros médios medidos de d 32, m são mostradas para um caudal de 3,4 L &amp;# 160; min intervalo -1 e uma queda de pressão 0,03-0,61 bar na Fig u re 5. Medidos Sauter diâmetros médios maiores foram determinadas para ambas as bombas centrífugas MagLev (200mi e 600MU) ea bomba de diafragma 4 pistões em quedas de pressão mais baixos e velocidades do impulsor. A bomba peristáltica revelada medido Sauter diâmetros médios de d 32, m = 10 um para todos os parâmetros do processo. Como mencionado anteriormente, as forças de cisalhamento foram independente da queda de pressão para a bomba peristáltica. Os diâmetros médios Sauter maior medidos de d 32, m = 36 uM para o PuraLev 200mu e d 32, m = 34 mm para o PuraLev 600MU foram obtidos a uma queda de pressão de 0,03 bar. Em comparação com os seus homólogos, o MagLev bomba centrífuga série obtida até 59% maior medida Sauter significa diâmetros. Estes resultams indicou uma taxa de dissolução mais baixa da gota e, assim, o esforço mecânico mais baixa resultante da utilização das bombas centrífugas. O desvio-padrão do Sauter medida significa diâmetros durante o estado estacionário foi abaixo de 15%, confirmando assim os valores fiáveis ​​e precisos para os tamanhos de gota. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53052/53052fig5.jpg" /> Figura 5. Comparação de Sauter medidos diâmetros médios de d 32, m. Medido Sauter diâmetros médios para as bombas centrífugas MagLev e os seus homólogos em 3,4 L min -1 e pressão gotas de 0,03, 0,30 e 0,61 bar. Os desvios-padrão resultantes das Sauter diâmetros médios medidos de d 32, m durante o estado estacionário são mostrados. Abreviações <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53052/53052fig5highres.jpg" target="_blank">Ple</a>ase clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 2D-ORM </td><td> medição de reflectância óptica bidimensional </td></tr><tr><td> CCD </td><td> dispositivo de carga acoplada </td></tr><tr><td> CHO </td><td> De ovário de hamster chinês </td></tr><tr><td> cmc </td><td> concentração micelar crítica </td></tr><tr><td> FBR </td><td> para a frente e para trás-ratio </td></tr><tr><td> FBRM </td><td> método de reflectância feixe focalizado </td></tr><tr><td> MU </td><td> multi-uso </td></tr><tr><td> SU </td><td> uso único </td></tr></tbody></table> Nomenclatura <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td><img alt="V" fo:content-="" src="/files/ftp_upload/53052/V.jpg" width="8
" /></td><td> [M 3 s -1] </td><td> quociente de vazão </td></tr><tr><td> c </td><td> [M 3 m -3] </td><td> concentração </td></tr><tr><td> d 32 </td><td> [M] </td><td> Sauter diâmetro médio </td></tr><tr><td> d 32, m </td><td> [M] </td><td> Sauter diâmetro médio medido </td></tr><tr><td> d s </td><td> [M] </td><td> diâmetro da superfície </td></tr><tr><td> d v </td><td> [M] </td><td> diâmetro volumétrico </td></tr><tr><td> f </td><td> [Hz] </td><td> freqüência </td></tr><tr><td> n </td><td> [S-1] </td><td> velocidade do rotor </td></tr><tr><td> N </td><td> [-] </td><td> número de gotas </td></tr><tr><td> p </td><td> Pa </td><td> queda de pressão </td></tr><tr><td> t </td><td> sec </td><td> Tempo </td></tr><tr><td> β </td><td> [kg m -3] </td><td> concentração em massa </td></tr><tr><td> ρ </td><td> [kg m -3] </td><td> densidade </td></tr><tr><td>69; </td><td> [M 3 m -3] </td><td> Fração de massa </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Tabela de abreviaturas e nomenclatura.

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A Cost-effective and Reliable Method to Predict Mechanical Stress in Single-use and Standard Pumps

Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol.

Um método custo-efetivo e confiável para prever a tensão mecânica em uso único e bombas standard

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping ...

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A Method to Fabricate Disconnected Silver Nanostructures in 3D

The standard nanofabrication toolkit includes techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating metal patterns on a submicron scale requires a combination of nanofabrication tools and several material processing steps. For example, steps to create planar metal structures using ultraviolet photolithography and electron-beam lithography can include sample exposure, sample development, metal deposition, and metal liftoff. To create 3D metal structures, the sequence is repeated multiple times. The complexity and difficulty of stacking and aligning multiple layers limits practical implementations of 3D metal structuring using standard nanofabrication tools. Femtosecond-laser direct-writing has emerged as a pre-eminent technique for 3D nanofabrication.1,2 Femtosecond lasers are frequently used to create 3D patterns in polymers and glasses.3-7 However, 3D metal direct-writing remains a challenge. Here, we describe a method to fabricate silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm. The method enables the fabrication of patterns not feasible using other techniques, such as 3D arrays of disconnected silver voxels.8 Disconnected 3D metal patterns are useful for metamaterials where unit cells are not in contact with each other,9 such as coupled metal dot10,11or coupled metal rod12,13 resonators. Potential applications include negative index metamaterials, invisibility cloaks, and perfect lenses.
In femtosecond-laser direct-writing, the laser wavelength is chosen such that photons are not linearly absorbed in the target medium. When the laser pulse duration is compressed to the femtosecond time scale and the radiation is tightly focused inside the target, the extremely high intensity induces nonlinear absorption. Multiple photons are absorbed simultaneously to cause electronic transitions that lead to material modification within the focused region. Using this approach, one can form structures in the bulk of a material rather than on its surface.
Most work on 3D direct metal writing has focused on creating self-supported metal structures.14-16 The method described here yields sub-micrometer silver structures that do not need to be self-supported because they are embedded inside a matrix. A doped polymer matrix is prepared using a mixture of silver nitrate (AgNO3), polyvinylpyrrolidone (PVP) and water (H2O). Samples are then patterned by irradiation with an 11-MHz femtosecond laser producing 50-fs pulses. During irradiation, photoreduction of silver ions is induced through nonlinear absorption, creating an aggregate of silver nanoparticles in the focal region. Using this approach we create silver patterns embedded in a doped PVP matrix. Adding 3D translation of the sample extends the patterning to three dimensions.

Femtosecond-laser direct-writing is frequently used to create three-dimensional (3D) patterns in polymers and glasses. However, patterning metals in 3D remains a challenge. We describe a method for fabricating silver nanostructures embedded inside a polymer matrix using a femtosecond laser centered at 800 nm.

Um método para fabricar nanoestruturas de prata desconectados em 3D

The standard nanofabrication toolkit includes  techniques primarily aimed at creating 2D patterns in dielectric media. Creating  metal patterns on a ...

Engenharia

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new attention as a unique mechanism for pattern transformation. Nature is full of such examples where a wealth of exotic patterns are formed through mechanical instability2-5. Inspired by this elegant mechanism, many studies have demonstrated creation and transformation of patterns using soft materials such as elastomers and hydrogels6-11. Swelling gels are of particular interest because they can spontaneously trigger mechanical instability to create various patterns without the need of external force6-10. Recently, we have reported demonstration of full control over buckling pattern of micro-scaled tubular gels using projection micro-stereolithography (P&mu;SL), a three-dimensional (3D) manufacturing technology capable of rapidly converting computer generated 3D models into physical objects at high resolution12,13. Here we present a simple method to build up a simplified P&mu;SL system using a commercially available digital data projector to study swelling-induced buckling instability for controlled pattern transformation.
A simple desktop 3D printer is built using an off-the-shelf digital data projector and simple optical components such as a convex lens and a mirror14. Cross-sectional images extracted from a 3D solid model is projected on the photosensitive resin surface in sequence, polymerizing liquid resin into a desired 3D solid structure in a layer-by-layer fashion. Even with this simple configuration and easy process, arbitrary 3D objects can be readily fabricated with sub-100 &mu;m resolution.
This desktop 3D printer holds potential in the study of soft material mechanics by offering a great opportunity to explore various 3D geometries. We use this system to fabricate tubular shaped hydrogel structure with different dimensions. Fixed on the bottom to the substrate, the tubular gel develops inhomogeneous stress during swelling, which gives rise to buckling instability. Various wavy patterns appear along the circumference of the tube when the gel structures undergo buckling. Experiment shows that circumferential buckling of desired mode can be created in a controlled manner. Pattern transformation of three-dimensionally structured tubular gels has significant implication not only in mechanics and material science, but also in many other emerging fields such as tunable matamaterials.

We demonstrate controlled pattern transformation of swelling gel tubes by elastic instability. A simple projection micro stereo-lithography setup is built using an off-the-shelf digital data projector to fabricate three-dimensional polymeric structures in a layer-by-layer fashion. Swelling hydrogel tubes under mechanical constraint display various circumferential buckling modes depending on dimension.

Micro impressão 3D usando um projetor digital e sua aplicação no estudo de Mecânica dos materiais macios

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

Expansão mecânica da tubulação de aço como uma solução para Leaky de poços

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most of their thrust with their large foreflippers. This protocol describes a robotic platform designed to study the hydrodynamic performance of the swimming California sea lion (Zalophus californianus). The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;). The kinematics of the sea lion&#39;s propulsive stroke are extracted from video data of unmarked, non-research sea lions at the Smithsonian Zoological Park (SNZ). Those data form the basis of the actuation motion of the robotic flipper presented here. The geometry of the robotic flipper is based a on high-resolution laser scan of a foreflipper of an adult female sea lion, scaled to about 60% of the full-scale flipper. The articulated model has three joints, mimicking the elbow, wrist and knuckle joint of the sea lion foreflipper. The robotic platform matches dynamics properties&#8212;Reynolds number and tip speed&#8212;of the animal when accelerating from rest. The robotic flipper can be used to determine the performance (forces and torques) and resulting flowfields.

A robotic platform is described that will be used to study the hydrodynamic performance&#8212;forces and flowfields&#8212;of the swimming California sea lion. The robot is a model of the animal&#39;s foreflipper that is actuated by motors to replicate the motion of its propulsive stroke (the &#39;clap&#39;).

A plataforma robótica para estudar a Foreflipper do Leão de mar de Califórnia

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

Geração de gelo e de Transferência de Calor e Massa Fenômenos de introdução de água para um banho frio de salmoura

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Implementação experimental de um novo método de fabricação de compósitos: expondo desencapadas fibras na superfície composta pelo método suave camada

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Measurements of Waves in a Wind-wave Tank Under Steady and Time-varying Wind Forcing

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water waves excited by time-dependent and steady wind forcing. Capacitance-type wave gauge and Laser Slope Gauge (LSG) are used to measure instantaneous water surface elevation and two components of the instantaneous surface slope at a number of locations along the test section of a wind-wave facility. The computer-controlled blower provides airflow over the water in the tank whose rate can vary in time. In the present experiments, the wind speed in the test section initially increases quickly from rest to the set value. It is then kept constant for the prescribed duration; finally, the airflow is shut down. At the beginning of each experimental run, the water surface is calm and there is no wind. Operation of the blower is initiated simultaneously with the acquisition of data provided by all sensors by a computer; data acquisition continues until the waves in the tank fully decay. Multiple independent runs performed under identical forcing conditions allow determining statistically reliable ensemble-averaged characteristic parameters that quantitatively describe wind-waves&#39; variation in time for the initial development stage as a function of fetch. The procedure also allows characterizing the spatial evolution of the wave field under steady wind forcing, as well as decay of waves in time, once the wind is shut down, as a function of fetch.

This manuscript describes a fully computer-controlled procedure that allows obtaining reliable statistical parameters from experiments of water waves excited by steady and unsteady wind forcing in a small-scale facility.

Medições das ondas num tanque de ondas vento sob vento constante e variáveis no tempo forçando

This manuscript describes an experimental procedure that allows obtaining diverse quantitative information on temporal and spatial evolution of water ...

Measurements of Local Instantaneous Convective Heat Transfer in a Pipe - Single and Two-phase Flow

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer coefficient as a function of the liquid flow rate in a transparent pipe. With certain amendments, the approach is extended to gas-liquid flows, with a particular emphasis on the effect of a single elongated (Taylor) air bubble on heat transfer enhancement. A non-invasive thermography technique is applied to measure the instantaneous temperature of a thin metal foil heated electrically. The foil is glued to cover a narrow slot cut in the pipe. The thermal inertia of the foil is small enough to detect the variation in the instantaneous foil temperature. The test section can be moved along the pipe and is long enough to cover a considerable part of the growing thermal boundary layer.
At the beginning of each experimental run, a steady state with a constant water flow rate and heat flux to the foil is attained and serves as the reference. The Taylor bubble is then injected into the pipe. The heat transfer coefficient variations due to the passage of a Taylor bubble propagating in a vertical pipe is measured as function of the distance of the measuring point from the bottom of the moving Taylor bubble. Thus, the results represent the local heat transfer coefficients. Multiple independent runs preformed under identical conditions allow accumulating sufficient data to calculate reliable ensemble-averaged results on the transient convective heat transfer. In order to perform this in a frame of reference moving with the bubble, the location of the bubble along the pipe has to be known at all times. Detailed description of measurements of the length and of the translational velocity of the Taylor bubbles by optical probes is presented.

This manuscript describes methods aimed at measuring the local instantaneous convective heat transfer coefficients in a single or two-phase pipe flow. A simple optical method to determine the length and the propagation velocity of an elongated (Taylor) air bubble moving at a constant velocity is also presented.

Medições de transferência de calor convectiva instantânea Local em uma tubulação - fluxo único e duas fases

This manuscript provides step by step description of the manufacturing process of a test section designed to measure the local instantaneous heat transfer ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

Preparação de célula de moeda de três-elétrodo e eletrodeposição Analytics para baterias do lítio-íon

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...