Rješenje za onečišćenje površine elektroda

Zaprljanje površine elektroda je ozbiljan problem u mnogim elektrohemijskim proizvodnim procesima i u elektrohemijskim senzorima. Zaprljanje elektroda može uticati na performanse i energetsku efikasnost elektrohemijske ćelije. Ultrazvuk je efikasno sredstvo za izbjegavanje i uklanjanje zaprljanja elektroda.

Zaprljanje elektroda smanjuje fizički kontakt elektrolita s elektrodom za prijenos elektrona na i samim tim smanjuje brzinu elektrokemijske reakcije. Često sredstvo za obraštanje prianja na određene strukturne karakteristike na površini elektrode kao rezultat hidrofilnih, hidrofobnih ili elektrostatičkih interakcija između sredstva za obraštanje i površine elektrode.

Metode protiv obraštanja uključuju modifikaciju površine ili premazivanje polimerima ili materijalima na bazi ugljika, kao što su ugljične nanocijevi ili grafen, zbog njihove velike površine, elektro-katalitičkih svojstava i otpornosti na zarastanje. Alternativno, metalne nanočestice mogu imati svojstva protiv obraštanja u kombinaciji s elektrokatalitičkim svojstvima i visokom električnom provodljivošću.

Ultrazvučno mehaničko miješanje je alternativna metoda protiv obraštanja.

Ultrazvučna agitacija za antivegetaciju koristi visokofrekventne zvučne valove visokog intenziteta u tekućini kako bi se olakšalo ili poboljšalo uklanjanje agensa obrastanja s površina potopljenih u ultrazvučno aktiviranu tekućinu. Ultrazvučno čišćenje površine elektroda je tehnologija jedinstvena po svojoj sposobnosti da ukloni onečišćenja s površina elektroda. Tehnologija ultrazvučnog čišćenja može prodrijeti i očistiti bilo koju vlažnu površinu elektrode, uključujući slijepe rupe, navoje, konture površine.
Zahtjevi za poboljšanom čistoćom površine elektroda doveli su do razvoja tehnologije ultrazvučnog miješanja. Danas je moguće mehanički agitirati elektrode na ultrazvučnoj frekvenciji ili tečnost u blizini elektrode za indirektno čišćenje površine elektrode.

Indirektna zaštita površine elektrode

In the indirect antifouling of electrode surfaces, the ultrasonic power is delivered to the liquid near the electrode. This liquid adsorbs the ultrasonic power and transmits a fraction of this power to the electrode surface, where the resulting ultrasonic cavitation removes fouling layers. In general, this indirect method is “line of sight” in nature; that is, there must be direct access to the contaminated surface for it to be effective.

Zaštita od obrastanja površine direktne elektrode

Hielscher Ultrasonics nudi jedinstveni ultrazvučni dizajn za direktno agitiranje elektroda. U ovom dizajnu, ultrazvučne vibracije su spojene direktno na elektrodu. Stoga se ultrazvučna snaga isporučuje na vlažnu površinu elektrode, gdje površinsko ubrzanje i kolaps kavitacijskih mjehurića u kontaktu s površinom stvaraju mlaz tekućine pod visokim pritiskom prema površini. Ultrazvučno mlaziranje je dobra metoda za izbjegavanje i uklanjanje slojeva zaprljanja.

Činjenice koje vrijedi znati

Drugi mogući efekti ultrazvučne agitacije na elektrohemijski sistem uključuju:

1. poboljšati hidrodinamiku i masovni transport;
2. utiču na gradijente koncentracije i prebacivanje kinetičkih režima sa efektom na mehanizam i produkte reakcije;
3. sonohemijska aktivacija reakcija intermedijarnih vrsta koje su generisane elektrohemijski; i
4. sonohemijska proizvodnja vrsta koje reaguju elektrohemijski u uslovima u kojima tihi sistem nije elektrohemijski aktivan.

Vrste onečišćenja elektroda

Prljanje koje je rezultat hidrofilnih interakcija ima tendenciju da bude reverzibilnije od onečišćenja koje je rezultat hidrofobnih interakcija. Elektrode s više hidrofobnih površina, kao što su elektrode na bazi ugljika, mogu potaknuti zarastanje koje posjeduju hidrofobne komponente, kao što su aromatična jedinjenja, zasićena ili alifatska jedinjenja ili proteini. Biološke makromolekule, kao što su proteini i drugi biološki materijali, ćelije, ćelijski fragmenti ili DNK/RNA, također mogu uzrokovati zagađivanje površine elektroda.