الحل لقاذورات سطح القطب

يعد تلوث سطح القطب مشكلة خطيرة في العديد من عمليات الإنتاج الكهروكيميائية وفي أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية. يمكن أن يؤثر تلوث القطب على أداء الخلية الكهروكيميائية وكفاءتها في استخدام الطاقة. الموجات فوق الصوتية هي وسيلة فعالة لتجنب وإزالة تلوث القطب.

يقلل تلوث القطب من التلامس الفيزيائي للإلكتروليت مع القطب لنقل الإلكترون إليه ، وبالتالي يقلل من سرعة التفاعل الكهروكيميائي. غالبا ما يلتصق عامل القاذورات ببعض السمات الهيكلية على سطح القطب نتيجة للتفاعلات المحبة للماء أو الكارهة للماء أو الكهروستاتيكية بين عامل القاذورات وسطح القطب.

تشمل الطرق المضادة للحشف تعديل السطح أو الطلاء بالبوليمرات أو المواد القائمة على الكربون ، مثل الأنابيب النانوية الكربونية أو الجرافين ، نظرا لمساحة سطحها الكبيرة ، وخصائص التحفيز الكهربائي ، ومقاومة القاذورات. بدلا من ذلك ، يمكن أن يكون للجسيمات النانوية المعدنية خصائص مضادة للحشف جنبا إلى جنب مع خصائص التحفيز الكهربائي والتوصيل الكهربائي العالي.

التحريض الميكانيكي بالموجات فوق الصوتية هو طريقة بديلة مضادة للحشف.

يستخدم التحريض بالموجات فوق الصوتية لمضادات الحشف موجات صوتية عالية التردد وعالية الكثافة في سائل لتسهيل أو تعزيز إزالة عوامل القاذورات من الأسطح المغمورة في سائل يتم تنشيطه بالموجات فوق الصوتية. تنظيف سطح القطب بالموجات فوق الصوتية هو تقنية فريدة من نوعها في قدرتها على إزالة عوامل القاذورات من أسطح القطب. تقنية التنظيف بالموجات فوق الصوتية قادرة على اختراق وتنظيف أي سطح قطب مبلل ، بما في ذلك الثقوب العمياء والخيوط وملامح السطح.
دفعت المطالب بتحسين نظافة سطح القطب الكهربائي إلى تطوير تقنية التحريض بالموجات فوق الصوتية. من الممكن اليوم تحريك الأقطاب الكهربائية ميكانيكيا بتردد فوق صوتي أو تحريك السائل بالقرب من القطب لتنظيف سطح القطب بشكل غير مباشر.

سطح القطب غير المباشر المضاد للحشف

في عملية مكافحة الحشف غير المباشرة لأسطح القطب الكهربائي، يتم توصيل الطاقة فوق الصوتية إلى السائل بالقرب من القطب الكهربائي. ويمتص هذا السائل الطاقة فوق الصوتية وينقل جزءًا من هذه الطاقة إلى سطح القطب، حيث يزيل التجويف فوق الصوتي الناتج طبقات القاذورات. بشكل عام، هذه الطريقة غير المباشرة هي “خط الرؤية” في طبيعته؛ أي يجب أن يكون هناك وصول مباشر إلى السطح الملوث حتى يكون فعالاً.

سطح القطب المباشر المضاد للحشف

Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم تصميم الموجات فوق الصوتية فريدة من نوعها لتحريك الأقطاب الكهربائية مباشرة. في هذا التصميم ، تقترن الاهتزازات فوق الصوتية مباشرة بالقطب. لذلك يتم توصيل الطاقة فوق الصوتية إلى سطح القطب المبلل ، حيث يوفر تسارع السطح وفقاعات التجويف المنهارة الملامسة للسطح نفاثة عالية الضغط من السوائل على السطح. النفث بالموجات فوق الصوتية هو وسيلة جيدة لتجنب وإزالة طبقات القاذورات.

حقائق تستحق المعرفة

تشمل الآثار المحتملة الأخرى للتحريض بالموجات فوق الصوتية على النظام الكهروكيميائي ما يلي:

1. تحسين الديناميكا المائية والنقل الجماعي ؛
2. تؤثر على تدرجات التركيز وتبديل الأنظمة الحركية مع التأثير على الآلية ومنتجات التفاعل ؛
3. التنشيط الكيميائي لتفاعلات الأنواع الوسيطة التي تم إنشاؤها كهروكيميائيا ؛ و
4. إنتاج SonoChemical للأنواع التي تتفاعل كهروكيميائيا في الظروف التي لا يكون فيها النظام الصامت نشطا كهروكيميائيا.

أنواع تلوث القطب الكهربائي

تميل القاذورات الناتجة عن التفاعلات المحبة للماء إلى أن تكون أكثر انعكاسا من القاذورات الناتجة عن التفاعلات الكارهة للماء. يمكن للأقطاب الكهربائية ذات الأسطح الأكثر كارهة للماء ، مثل الأقطاب الكهربائية القائمة على الكربون ، أن تعزز القاذورات التي تحتوي على مكونات كارهة للماء ، مثل المركبات العطرية أو المركبات المشبعة أو الأليفاتية أو البروتينات. يمكن أن تتسبب الجزيئات البيولوجية الكبيرة ، مثل البروتينات والمواد البيولوجية الأخرى أو الخلايا أو شظايا الخلايا أو الحمض النووي / الحمض النووي الريبي في تلوث سطح القطب أيضا.