Ratkaisu elektrodipinnan likaantumiseen

Elektrodipinnan likaantuminen on vakava ongelma monissa sähkökemiallisissa tuotantoprosesseissa ja sähkökemiallisissa antureissa. Elektrodin likaantuminen voi vaikuttaa sähkökemiallisen kennon suorituskykyyn ja energiatehokkuuteen. Ultraäänikäsittely on tehokas keino ehkäistä elektrodin likaantumista ja poistaa epäpuhtauksia.

Elektrodin likaantuminen vähentää elektrolyytin ja elektrodin välistä fyysistä kosketusta elektroninsiirtoa varten ja hidastaa siten sähkökemiallista reaktiota. Likaava aine tarttuu usein elektrodipinnan tiettyihin rakenteellisiin piirteisiin likaavan aineen ja elektrodipinnan välisten hydrofiilisten, hydrofobisten tai sähköstaattisten vuorovaikutusten seurauksena.

Likaantumisenestomenetelmiin kuuluvat pinnan muokkaaminen tai pinnoittaminen polymeereillä tai hiilipohjaisilla materiaaleilla, kuten hiilinanoputkilla tai grafeenilla, niiden suuren pinta-alan, sähkökatalyyttisten ominaisuuksien ja likaantumiskestävyyden vuoksi. Vaihtoehtoisesti metallisilla nanohiukkasilla voi olla likaantumista estäviä ominaisuuksia yhdessä sähkökatalyyttisten ominaisuuksien ja suuren sähkönjohtavuuden kanssa.

Ultraäänellä aikaansaatu mekaaninen liike on vaihtoehtoinen likaantumisenestomenetelmä.

Likaantumisen estämiseen käytettävä ultraäänisekoitus hyödyntää nesteessä korkeataajuisia ja voimakkaita ääniaaltoja helpottamaan tai tehostamaan likaavien aineiden poistamista ultraäänellä aktivoituun nesteeseen upotetuilta pinnoilta. Elektrodipinnan ultraäänipuhdistus on teknologia, jonka kyky poistaa likaavia aineita elektrodipinnoilta on ainutlaatuinen. Ultraäänipuhdistusteknologia pystyy tunkeutumaan mille tahansa nesteen kostuttamalle elektrodipinnalle ja puhdistamaan sen, mukaan lukien umpireiät, kierteet ja pinnan muodot.
Elektrodipintojen parempaa puhtautta koskevat vaatimukset ovat edistäneet ultraäänellä aikaansaatuun liikkeeseen perustuvan teknologian kehitystä. Nykyään elektrodeja voidaan liikuttaa mekaanisesti ultraäänitaajuudella tai elektrodin lähellä olevaa nestettä voidaan sekoittaa elektrodipinnan epäsuoraa puhdistamista varten.

Elektrodipinnan likaantumisen epäsuora estäminen

Elektrodipintojen likaantumisen epäsuorassa estämisessä ultraääniteho johdetaan elektrodin lähellä olevaan nesteeseen. Tämä neste adsorboi ultraäänitehon ja välittää osan tästä tehosta elektrodipinnalle, jossa syntyvä ultraäänikavitaatio poistaa likakerroksia. Yleensä tämä epäsuora menetelmä edellyttää luonteeltaan ”suoraa näköyhteyttä”; toisin sanoen likaantuneelle pinnalle on oltava suora pääsy, jotta menetelmä olisi tehokas.

Elektrodipinnan likaantumisen suora estäminen

Hielscher Ultrasonics tarjoaa ainutlaatuisen ultraääniratkaisun elektrodien suoraan liikuttamiseen. Tässä ratkaisussa ultraäänivärähtelyt kytketään suoraan elektrodiin. Näin ultraääniteho johdetaan nesteen kostuttamalle elektrodipinnalle, jossa pinnan kiihtyvyys ja pintaan kosketuksissa olevien kavitaatiokuplien luhistuminen tuottavat korkeapaineisen nestesuihkun pintaa vasten. Ultraäänellä aikaansaatu suihkutus on hyvä menetelmä likakerrosten muodostumisen ehkäisemiseen ja niiden poistamiseen.

Hyödyllistä tietoa

Muita mahdollisia ultraäänellä aikaansaadun liikkeen vaikutuksia sähkökemialliseen järjestelmään ovat:

1. hydrodynamiikan ja aineensiirron parantaminen;
2. pitoisuusgradientteihin ja kineettisten toimintatilojen vaihtumiseen vaikuttaminen siten, että vaikutukset ulottuvat mekanismiin ja reaktiotuotteisiin;
3. sähkökemiallisesti muodostettujen välituotteiden reaktioiden sonokemiallinen aktivointi; ja
4. sellaisten aineiden sonokemiallinen tuottaminen, jotka reagoivat sähkökemiallisesti olosuhteissa, joissa järjestelmä ilman ultraääntä ei ole sähkökemiallisesti aktiivinen.

Elektrodin likaantumisen tyypit

Hydrofiilisistä vuorovaikutuksista johtuva likaantuminen on yleensä helpommin palautuvaa kuin hydrofobisista vuorovaikutuksista johtuva likaantuminen. Elektrodit, joiden pinnat ovat hydrofobisempia, kuten hiilipohjaiset elektrodit, voivat edistää likaantumista, jossa on hydrofobisia komponentteja, kuten aromaattisia yhdisteitä, tyydyttyneitä tai alifaattisia yhdisteitä tai proteiineja. Myös biologiset makromolekyylit, kuten proteiinit, sekä muut biologiset materiaalit, solut, solufragmentit tai DNA/RNA voivat aiheuttaa elektrodipinnan likaantumista.