Rješenje za zaprljanje površine elektroda

Zaprljanje površine elektroda ozbiljan je problem u mnogim elektrohemijskim proizvodnim procesima i u elektrohemijskim senzorima. Zaprljanje elektroda može uticati na performanse i energetsku efikasnost elektrohemijske ćelije. Ultrazvučna obrada učinkovito je sredstvo za sprječavanje i uklanjanje zaprljanja elektroda.

Zaprljanje elektroda smanjuje fizički kontakt elektrolita s elektrodom za prijenos elektrona prema i stoga smanjuje brzinu elektrohemijske reakcije. Sredstvo koje uzrokuje zaprljanje često se prianja za određene strukturne karakteristike na površini elektrode kao rezultat hidrofilnih, hidrofobnih ili elektrostatičkih interakcija između tog sredstva i površine elektrode.

Antifouling metode obuhvataju modifikaciju površine ili oblaganje polimerima ili materijalima na bazi ugljika, kao što su ugljične nanocijevi ili grafen, zbog njihove velike površine, elektrokatalitičkih svojstava i otpornosti na zaprljanje. Alternativno, metalne nanočestice mogu imati antifouling svojstva u kombinaciji s elektrokatalitičkim svojstvima i visokom električnom provodljivošću.

Ultrazvučno mehaničko miješanje alternativna je antifouling metoda.

Ultrazvučno miješanje za sprječavanje zaprljanja koristi zvučne valove visoke frekvencije i visokog intenziteta u tečnosti kako bi se olakšalo ili poboljšalo uklanjanje sredstava koja uzrokuju zaprljanje s površina uronjenih u ultrazvučno aktiviranu tečnost. Ultrazvučno čišćenje površine elektroda tehnologija je jedinstvena po svojoj sposobnosti uklanjanja tih sredstava s površina elektroda. Tehnologija ultrazvučnog čišćenja može prodrijeti u svaku navlaženu površinu elektrode i očistiti je, uključujući slijepe rupe, navoje i konture površine.
Zahtjevi za poboljšanom čistoćom površine elektroda potaknuli su razvoj tehnologije ultrazvučnog miješanja. Danas je moguće mehanički miješati elektrode ultrazvučnom frekvencijom ili miješati tečnost u blizini elektrode radi indirektnog čišćenja površine elektrode.

Indirektna zaštita površine elektroda od zaprljanja

Kod indirektne zaštite površina elektroda od zaprljanja ultrazvučna snaga prenosi se na tečnost u blizini elektrode. Ta tečnost adsorbuje ultrazvučnu snagu i prenosi dio te snage na površinu elektrode, gdje nastala ultrazvučna kavitacija uklanja slojeve zaprljanja. Općenito, ova indirektna metoda je po prirodi „u liniji vidljivosti“; to jest, mora postojati direktan pristup kontaminiranoj površini da bi bila učinkovita.

Direktna zaštita površine elektroda od zaprljanja

Hielscher Ultrasonics nudi jedinstven ultrazvučni dizajn za direktno miješanje elektroda. U ovom dizajnu ultrazvučne vibracije prenose se direktno u elektrodu. Stoga se ultrazvučna snaga isporučuje navlaženoj površini elektrode, gdje ubrzanje površine i kolabirajući mjehurići kavitacije u kontaktu s površinom stvaraju mlaz tečnosti visokog pritiska usmjeren na površinu. Ultrazvučno mlazno djelovanje dobra je metoda za sprječavanje i uklanjanje slojeva zaprljanja.

Činjenice vrijedne znanja

Ostali mogući efekti ultrazvučnog miješanja na elektrohemijski sistem uključuju:

1. poboljšanje hidrodinamike i prijenosa mase;
2. utjecaj na gradijente koncentracije i prebacivanje kinetičkih režima s uticajem na mehanizam i produkte reakcije;
3. sonohemijsku aktivaciju reakcija intermedijarnih vrsta koje su nastale elektrohemijskim putem; i
4. sonohemijsku proizvodnju vrsta koje reaguju elektrohemijski u uslovima u kojima sistem bez ultrazvuka nije elektrohemijski aktivan.

Vrste zaprljanja elektroda

Zaprljanje koje nastaje hidrofilnim interakcijama obično je reverzibilnije od zaprljanja koje nastaje hidrofobnim interakcijama. Elektrode s hidrofobnijim površinama, kao što su elektrode na bazi ugljika, mogu pospješiti zaprljanje koje sadrži hidrofobne komponente, kao što su aromatska jedinjenja, zasićena ili alifatska jedinjenja ili proteini. Biološke makromolekule, kao što su proteini i drugi biološki materijali, ćelije, fragmenti ćelija ili DNK/RNK, također mogu uzrokovati zaprljanje površine elektroda.