Решението за замърсяване на повърхността на електрода

Замърсяването на повърхността на електрода е сериозен проблем в много електрохимични производствени процеси и в електрохимичните сензори. Замърсяването на електрода може да повлияе на производителността и енергийната ефективност на електрохимичната клетка. Ултразвукът е ефективно средство за избягване и отстраняване на замърсяването на електродите.

Замърсяването на електрода намалява физическия контакт на електролита с електрода за пренос на електрони и следователно намалява скоростта на електрохимичната реакция. Често замърсяващият агент се придържа към определени структурни характеристики на повърхността на електрода в резултат на хидрофилни, хидрофобни или електростатични взаимодействия между замърсяващия агент и повърхността на електрода.

Методите против замърсяване включват повърхностна модификация или покритие с полимери или материали на въглеродна основа, като въглеродни нанотръби или графен, поради голямата им повърхност, електрокаталитични свойства и устойчивост на замърсяване. Алтернативно, металните наночастици могат да имат противообрастващи свойства, съчетани с електрокаталитични свойства и висока електрическа проводимост.

Ултразвуковото механично разбъркване е алтернативен метод против обрастване.

Ултразвуковото разбъркване за противообрастване използва високочестотни звукови вълни с висок интензитет в течност, за да улесни или подобри отстраняването на замърсяващите агенти от повърхности, потопени в ултразвуково активирана течност. Ултразвуковото почистване на повърхността на електрода е технология, уникална по способността си да отстранява замърсяващите агенти от повърхностите на електродите. Ултразвуковата технология за почистване е в състояние да проникне и почисти всяка навлажнена повърхност на електрода, включително слепи отвори, нишки, контури на повърхността.
Изискванията за подобрена чистота на повърхността на електрода доведоха до разработването на технология за ултразвуково разбъркване. Днес е възможно механично разбъркване на електроди с ултразвукова честота или разбъркване на течността в близост до електрода за индиректно почистване на повърхността на електрода.

Непряко покритие на повърхността на електрода

При индиректното противообрастващо покритие на повърхностите на електродите ултразвуковата енергия се подава към течността в близост до електрода. Тази течност адсорбира ултразвуковата енергия и предава част от нея към повърхността на електрода, където получената ултразвукова кавитация отстранява слоевете на замърсяване. По принцип този непряк метод е “пряка видимост” по своята същност; т.е. за да бъде ефективна, трябва да има пряк достъп до замърсената повърхност.

Директна повърхност против замърсяване

Hielscher Ultrasonics предлага уникален ултразвуков дизайн за директно разбъркване на електроди. При този дизайн ултразвуковите вибрации са свързани директно в електрода. Следователно ултразвуковата мощност се доставя към навлажнената повърхност на електрода, където повърхностното ускорение и срутващите се кавитационни мехурчета в контакт с повърхността осигуряват струя течност под високо налягане върху повърхността. Ултразвуковата струя е добър метод за избягване и отстраняване на замърсяващи слоеве.

Факти, които си струва да знаете

Други възможни ефекти от ултразвуковото разбъркване върху електрохимичната система включват:

1. подобряване на хидродинамиката и масовия транспорт;
2. влияят на градиентите на концентрацията и превключването на кинетичните режими с ефект върху механизма и продуктите на реакцията;
3. сонохимично активиране на реакции на междинни видове, които са генерирани електрохимично; и
4. Сонохимично производство на видове, които реагират електрохимично в условия, при които безшумната система не е електрохимично активна.

Видове замърсяване на електроди

Замърсяването в резултат на хидрофилни взаимодействия обикновено е по-обратимо от замърсяването в резултат на хидрофобни взаимодействия. Електродите с по-хидрофобни повърхности, като електроди на въглеродна основа, могат да насърчат замърсяване, притежаващи хидрофобни компоненти, като ароматни съединения, наситени или алифатни съединения или протеини. Биологичните макромолекули, като протеини и други биологични материали, клетки, клетъчни фрагменти или ДНК/РНК, също могат да причинят замърсяване на повърхността на електрода.