L'encrassement de la surface des électrodes est un problème grave dans de nombreux procédés de production électrochimique et dans les capteurs électrochimiques. L'encrassement des électrodes peut affecter les performances et l'efficacité énergétique d'une cellule électrochimique. Les ultrasons sont un moyen efficace pour éviter et éliminer l'encrassement des électrodes.

L'encrassement de l'électrode réduit le contact physique de l'électrolyte avec l'électrode pour le transfert d'électrons vers et donc il réduit la vitesse de la réaction électrochimique. Souvent, l'agent d'encrassement adhère à certaines caractéristiques structurelles de la surface de l'électrode en raison des interactions hydrophiles, hydrophobes ou électrostatiques entre l'agent d'encrassement et la surface de l'électrode.

Les méthodes antisalissure comprennent la modification de la surface ou le revêtement avec des polymères ou des matériaux à base de carbone, tels que les nanotubes de carbone ou le graphène, en raison de leur grande surface, de leurs propriétés électro-catalytiques et de leur résistance à l'encrassement. Les nanoparticules métalliques peuvent également avoir des propriétés antisalissures combinées à des propriétés électro-catalytiques et à une conductivité électrique élevée.

L'agitation mécanique par ultrasons est une méthode alternative d'antisalissure.

L'agitation ultrasonique pour l'antisalissure utilise des ondes sonores à haute fréquence et haute intensité dans un liquide pour faciliter ou améliorer l'élimination des agents de salissure des surfaces immergées dans un liquide activé par ultrasons. Le nettoyage de la surface des électrodes par ultrasons est une technologie unique dans sa capacité à éliminer les agents d'encrassement des surfaces des électrodes. La technologie de nettoyage par ultrasons est capable de pénétrer et de nettoyer toute surface d'électrode mouillée, y compris les trous borgnes, les filetages, les contours de surface.
Les demandes d'amélioration de la propreté de la surface des électrodes ont conduit au développement de la technologie d'agitation ultrasonique. Aujourd'hui, il est possible d'agiter mécaniquement les électrodes à la fréquence ultrasonique ou d'agiter le liquide près de l'électrode pour un nettoyage indirect de la surface des électrodes.

Antifouling de surface des électrodes indirectes

Dans l'antifouling indirect des surfaces des électrodes, la puissance ultrasonore est délivrée au liquide à proximité de l'électrode. Ce liquide adsorbe la puissance ultrasonore et transmet une fraction de cette puissance à la surface de l'électrode, où la cavitation ultrasonore résultante élimine les couches d'encrassement. En général, cette méthode indirecte est de nature "en ligne de mire", c'est-à-dire qu'il faut avoir un accès direct à la surface contaminée pour qu'elle soit efficace.

Antifouling direct de surface des électrodes

Hielscher Ultrasons offre une conception ultrasonique unique pour agiter directement les électrodes. Dans cette conception, les vibrations ultrasonores sont couplées directement à l'électrode. Ainsi, la puissance ultrasonore est délivrée à la surface mouillée de l'électrode, où l'accélération de la surface et l'effondrement des bulles de cavitation en contact avec une surface fournissent un jet de fluide à haute pression contre la surface. Le jet ultrasonique est une bonne méthode pour éviter et éliminer les couches d'encrassement.

Qu'il faut savoir

Parmi les autres effets possibles de l'agitation ultrasonique sur un système électrochimique, on peut citer

1. améliorer l'hydrodynamique et le transport de masse ;
2. affectent les gradients de concentration et le changement de régime cinétique avec un effet sur le mécanisme et les produits de réaction ;
3. l'activation sonochimique des réactions des espèces intermédiaires qui ont été générées électrochimiquement
4. production sonochimique d'espèces qui réagissent électrochimiquement dans des conditions où le système silencieux n'est pas électrochimiquement actif.

Types d'encrassement des électrodes

L'encrassement résultant d'interactions hydrophiles tend à être plus réversible que l'encrassement résultant d'interactions hydrophobes. Les électrodes ayant des surfaces plus hydrophobes, comme les électrodes à base de carbone, peuvent favoriser l'encrassement possédant des composants hydrophobes, tels que des composés aromatiques, des composés saturés ou aliphatiques, ou des protéines. Les macromolécules biologiques, telles que les protéines et autres matériaux biologiques, les cellules, les fragments de cellules ou l'ADN/ARN peuvent également provoquer l'encrassement de la surface des électrodes.