Lahendus elektroodi pinna saastumisele
Elektroodide pinna saastumine on tõsine probleem paljudes elektrokeemilistes tootmisprotsessides ja elektrokeemilistes andurites. Elektroodide saastumine võib mõjutada elektrokeemilise raku jõudlust ja energiatõhusust. Ultraheli on tõhus vahend elektroodide saastumise vältimiseks ja eemaldamiseks.
Elektroodide saastumine vähendab elektrolüüdi füüsilist kontakti elektroodiga elektronide ülekandmiseks ja seega vähendab see elektrokeemilise reaktsiooni kiirust. Sageli kleepub saastumisaine elektroodipinna teatud struktuurilistele omadustele hüdrofiilsete, hüdrofoobsete või elektrostaatiliste interaktsioonide tulemusena saastava aine ja elektroodipinna vahel.
Lagunemisvastased meetodid hõlmavad pinna modifitseerimist või katmist polümeeride või süsinikupõhiste materjalidega, nagu süsiniknanotorud või grafeen, nende suure pindala, elektrokatalüütiliste omaduste ja saastumiskindluse tõttu. Teise võimalusena võivad metallilistel nanoosakestel olla lagunemisvastased omadused koos elektrokatalüütiliste omaduste ja kõrge elektrijuhtivusega.
Ultraheli mehaaniline agitatsioon on alternatiivne lagunemisvastane meetod.
Ultraheli agitatsioon lagunemisvastaseks kasutamiseks kasutab vedelikus kõrgsageduslikke, suure intensiivsusega helilaineid, et hõlbustada või suurendada saastavate ainete eemaldamist ultraheli aktiveeritud vedelikku sukeldatud pindadest. Ultraheli elektroodi pinna puhastamine on tehnoloogia, mis on ainulaadne oma võime poolest eemaldada saastuvaid aineid elektroodipindadelt. Ultraheli puhastustehnoloogia on võimeline tungima ja puhastama mis tahes niisutatud elektroodipinda, sealhulgas pimedaid auke, niite, pinnakontuure.
Nõudmised elektroodipinna parema puhtuse järele on ajendanud ultraheli segamise tehnoloogia arengut. Täna on võimalik elektroode mehaaniliselt segada ultraheli sagedusel või segada vedelikku elektroodi lähedal kaudse elektroodi pinna puhastamiseks.
Kaudne elektroodi pinna lagunemisvastane toime
Elektroodipindade kaudsel lagunemisvastasel juhul edastatakse ultraheli võimsus elektroodi lähedal asuvale vedelikule. See vedelik adsorbeerib ultraheli võimsust ja edastab murdosa sellest võimsusest elektroodi pinnale, kus saadud ultraheli kavitatsioon eemaldab saastavad kihid. Üldiselt on see kaudne meetod oma olemuselt "vaateväli"; see tähendab, et selleks, et see oleks tõhus, peab olema otsene juurdepääs saastunud pinnale.
Elektroodide saastumine kirjeldab elektroodipinna passiveerimist saastava aine poolt, mis moodustab elektroodile üha läbitungimatuma kihi. Sageli on saastuv aine elektrokeemilise reaktsiooni kõrvalsaadus.
Otsene elektroodi pinna lagunemisvastane toime
Hielscher Ultrasonics pakub ainulaadset ultraheli disaini elektroodide segamiseks otse. Selles konstruktsioonis ühendatakse ultraheli vibratsioon otse elektroodiga. Seetõttu toimetatakse ultraheli võimsus niisutatud elektroodipinnale, kus pinna kiirendus ja pinnaga kokkupuutuvad kavitatsioonimullid annavad pinna vastu kõrgsurvejoa vedelikku. Ultraheli pihustamine on hea meetod saastavate kihtide vältimiseks ja eemaldamiseks.
Faktid, mida tasub teada
Muud ultraheli agitatsiooni võimalikud mõjud elektrokeemilisele süsteemile on järgmised:
- parandada hüdrodünaamikat ja massitransporti;
- mõjutavad kontsentratsioonigradiente ja kineetiliste režiimide vahetamist, mõjutades mehhanismi ja reaktsioonisaadusi;
- elektrokeemiliselt tekitatud vaheliikide reaktsioonide sonokeemiline aktiveerimine; ja
- elektrokeemiliselt reageerivate liikide sonokeemiline tootmine tingimustes, kus vaikne süsteem ei ole elektrokeemiliselt aktiivne.
Elektroodide saastumise tüübid
Hüdrofiilsetest interaktsioonidest tulenev saastumine kipub olema pöörduvam kui hüdrofoobsetest vastasmõjudest tulenev saastumine. Elektroodid, millel on rohkem hüdrofoobseid pindu, näiteks süsinikupõhised elektroodid, võivad soodustada saastumist, millel on hüdrofoobsed komponendid, nagu aromaatsed ühendid, küllastunud või alifaatsed ühendid või valgud. Bioloogilised makromolekulid, nagu valgud ja muud bioloogilised materjalid, rakud, rakufragmendid või DNA/RNA, võivad põhjustada ka elektroodide pinna saastumist.