Løsningen på tilsmudsning af elektrodeoverflade

Tilsmudsning af elektrodeoverflader er et alvorligt problem i mange elektrokemiske produktionsprocesser og i elektrokemiske sensorer. Tilsmudsning af elektroder kan påvirke ydeevnen og energieffektiviteten af en elektrokemisk celle. Ultralydbehandling er et effektivt middel til at undgå og fjerne tilsmudsning af elektroderne.

Tilsmudsning af elektroden reducerer elektrolyttens fysiske kontakt med elektroden til elektronoverførsel til og reducerer dermed den elektrokemiske reaktionshastighed. Ofte klæber tilsmudsningsmidlet til visse strukturelle træk på elektrodeoverfladen som følge af hydrofile, hydrofobe eller elektrostatiske interaktioner mellem tilsmudsningsmidlet og elektrodeoverfladen.

Antifouling-metoder omfatter overflademodifikation eller belægning med polymerer eller kulstofbaserede materialer, såsom kulstofnanorør eller grafen, på grund af deres store overfladeareal, elektrokatalytiske egenskaber og tilsmudsningsmodstand. Alternativt kan metalliske nanopartikler have antifoulingegenskaber kombineret med elektrokatalytiske egenskaber og høj elektrisk ledningsevne.

Ultralyd mekanisk omrøring er en alternativ antifoulingmetode.

Ultralydomrøring til bundmaling bruger højfrekvente, højintensive lydbølger i en væske for at lette eller forbedre fjernelsen af tilsmudsningsmidler fra overflader nedsænket i en ultralydsaktiveret væske. Ultralydsrengøring af elektrodeoverflader er en teknologi, der er unik i sin evne til at fjerne tilsmudsningsmidler fra elektrodeoverflader. Ultralydsrensningsteknologi er i stand til at trænge ind og rengøre enhver befugtet elektrodeoverflade, inklusive blinde huller, gevind, overfladekonturer.
Krav om forbedret renhed af elektrodeoverfladen har drevet udviklingen af ultralydsomrøringsteknologi. I dag er det muligt at omrøre elektroder mekanisk ved ultralydsfrekvens eller at omrøre væsken nær elektroden til indirekte rengøring af elektrodeoverfladen.

Indirekte elektrodeoverflade bundmaling

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.

Direkte elektrodeoverflade Antifouling

Hielscher Ultrasonics tilbyder et unikt ultralydsdesign til at omrøre elektroder direkte. I dette design kobles ultralydsvibrationerne direkte ind i elektroden. Derfor leveres ultralydseffekten til den befugtede elektrodeoverflade, hvor overfladeaccelerationen og kollapsende kavitationsbobler i kontakt med en overflade giver en højtryksstråle af væske mod overfladen. Ultralydssprøjtning er en god metode til at undgå og fjerne tilsmudsningslag.

Fakta, der er værd at vide

Andre mulige virkninger af ultralydsomrøring på et elektrokemisk system omfatter:

1. forbedre hydrodynamikken og massetransporten;
2. påvirke koncentrationsgradienter og skift af kinetiske regimer med virkning på mekanisme og reaktionsprodukter;
3. sonokemisk aktivering af reaktioner af mellemliggende arter, der er genereret elektrokemisk; og
4. Sonokemisk produktion af arter, der reagerer elektrokemisk under forhold, hvor det lydløse system ikke er elektrokemisk aktivt.

Typer af tilsmudsning af elektroder

Tilsmudsning som følge af hydrofile interaktioner har tendens til at være mere reversibel end tilsmudsning som følge af hydrofobe interaktioner. Elektroder med mere hydrofobe overflader, såsom kulstofbaserede elektroder, kan fremme tilsmudsning med hydrofobe komponenter, såsom aromatiske forbindelser, mættede eller alifatiske forbindelser eller proteiner. Biologiske makromolekyler, såsom proteiner og andre biologiske materialer, celler, cellefragmenter eller DNA/RNA kan også forårsage tilsmudsning af elektrodeoverfladen.