Решението за замърсяването на електродните повърхности

Замърсяването на електродните повърхности е сериозен проблем в много електрохимични производствени процеси и при електрохимичните сензори. Замърсяването на електродите може да повлияе на производителността и енергийната ефективност на електрохимичната клетка. Ултразвуковата обработка е ефективно средство за предотвратяване и отстраняване на замърсяването на електродите.

Замърсяването на електродите намалява физическия контакт на електролита с електрода за пренос на електрони и следователно намалява скоростта на електрохимичната реакция. Често замърсяващото вещество се прикрепя към определени структурни особености на електродната повърхност в резултат на хидрофилни, хидрофобни или електростатични взаимодействия между замърсяващото вещество и електродната повърхност.

Методите за предотвратяване на замърсяването включват модифициране на повърхността или нанасяне на покритие от полимери или материали на въглеродна основа, като въглеродни нанотръби или графен, поради голямата им повърхностна площ, електрокаталитичните им свойства и устойчивостта им на замърсяване. Като алтернатива, металните наночастици могат да имат свойства, предотвратяващи замърсяването, в съчетание с електрокаталитични свойства и висока електропроводимост.

Ултразвуковото механично раздвижване е алтернативен метод за предотвратяване на замърсяването.

Ултразвуковото раздвижване за предотвратяване на замърсяването използва високочестотни звукови вълни с висока интензивност в течност, за да улесни или засили отстраняването на замърсяващи вещества от повърхности, потопени в ултразвуково активирана течност. Ултразвуковото почистване на електродните повърхности е технология, уникална със способността си да отстранява замърсяващи вещества от електродните повърхности. Технологията за ултразвуково почистване може да прониква до всяка омокрена електродна повърхност и да я почиства, включително глухи отвори, резби и повърхностни контури.
Изискванията за подобрена чистота на електродните повърхности са стимулирали развитието на технологията за ултразвуково раздвижване. Днес е възможно електродите да се раздвижват механично с ултразвукова честота или да се раздвижва течността в близост до електрода за индиректно почистване на електродната повърхност.

Индиректно предотвратяване на замърсяването на електродните повърхности

При индиректното предотвратяване на замърсяването на електродните повърхности ултразвуковата мощност се предава на течността в близост до електрода. Тази течност адсорбира ултразвуковата мощност и предава част от нея към електродната повърхност, където възникващата ултразвукова кавитация отстранява слоевете замърсяване. По принцип този индиректен метод действа по „линия на пряка видимост“; тоест, за да бъде ефективен, трябва да има пряк достъп до замърсената повърхност.

Директно предотвратяване на замърсяването на електродните повърхности

Hielscher Ultrasonics предлага уникална ултразвукова конструкция за директно раздвижване на електродите. При тази конструкция ултразвуковите вибрации се предават директно в електрода. Следователно ултразвуковата мощност се предава към омокрената електродна повърхност, където ускорението на повърхността и колапсът на кавитационните мехурчета в контакт с повърхността създават струя течност под високо налягане, насочена към повърхността. Ултразвуковото струйно въздействие е добър метод за предотвратяване и отстраняване на слоевете замърсяване.

Полезни факти

Други възможни ефекти на ултразвуковото раздвижване върху електрохимична система включват:

1. подобряване на хидродинамиката и масопреноса;
2. влияние върху концентрационните градиенти и превключването между кинетични режими с ефект върху механизма и продуктите на реакцията;
3. сонохимично активиране на реакциите на междинни химични частици, образувани по електрохимичен път; и
4. сонохимично получаване на химични частици, които реагират електрохимично при условия, при които системата без ултразвук не е електрохимично активна.

Видове замърсяване на електродите

Замърсяването, възникващо в резултат на хидрофилни взаимодействия, обикновено е по-обратимо от замърсяването, възникващо в резултат на хидрофобни взаимодействия. Електродите с по-хидрофобни повърхности, като електродите на въглеродна основа, могат да способстват за замърсяване с хидрофобни компоненти, като ароматни съединения, наситени или алифатни съединения или протеини. Биологични макромолекули, като протеини и други биологични материали, клетки, клетъчни фрагменти или ДНК/РНК, също могат да причинят замърсяване на електродните повърхности.