הפתרון לעיוות פני השטח של אלקטרודות

עכירת פני השטח של אלקטרודות היא בעיה חמורה בתהליכי ייצור אלקטרוכימיים רבים ובחיישנים אלקטרוכימיים. עכירת אלקטרודות יכולה להשפיע על הביצועים והיעילות האנרגטית של תא אלקטרוכימי. Ultrasonication הוא אמצעי יעיל כדי למנוע ולהסיר אלקטרודות foling.

עכירת אלקטרודות מפחיתה את המגע הפיזיקלי של האלקטרוליט עם האלקטרודה לצורך העברת אלקטרונים ולכן היא מפחיתה את מהירות התגובה האלקטרוכימית. לעתים קרובות סוכן הפולינג נצמד לתכונות מבניות מסוימות על פני האלקטרודה כתוצאה מאינטראקציות הידרופיליות, הידרופוביות או אלקטרוסטטיות בין חומר הפולינג לבין משטח האלקטרודה.

שיטות אנטיפולינג כוללות שינוי פני שטח או ציפוי עם פולימרים או חומרים מבוססי פחמן, כגון ננו-צינוריות פחמן או גרפן, בשל שטח הפנים הגדול שלהם, תכונות אלקטרו-קטליטיות ועמידות בפני עבירה. לחלופין, ננו-חלקיקים מתכתיים יכולים להיות בעלי תכונות אנטיפולינג בשילוב עם תכונות אלקטרו-קטליטיות, ומוליכות חשמלית גבוהה.

תסיסה מכנית קולית היא שיטת אנטיפולינג חלופית.

תסיסה קולית לאנטיפולינג משתמשת בגלי קול בתדר גבוה ובעוצמה גבוהה בנוזל כדי להקל או לשפר את ההסרה של חומרי עכירות ממשטחים השקועים בנוזל מופעל אולטרה-סאונד. ניקוי משטחי אלקטרודות על-קולי הוא טכנולוגיה ייחודית ביכולתה להסיר חומרים מזוהמים ממשטחי אלקטרודות. טכנולוגיית ניקוי קולי מסוגלת לחדור ולנקות כל משטח אלקטרודה רטוב, כולל חורים עיוורים, חוטים, קווי מתאר פני השטח.
הדרישות לשיפור ניקיון פני השטח של האלקטרודות הניעו את הפיתוח של טכנולוגיית תסיסה על-קולית. כיום ניתן להתסיס אלקטרודות באופן מכני בתדר קולי או לעורר את הנוזל ליד האלקטרודה לניקוי משטח אלקטרודה עקיף.

אלקטרודה עקיפה משטח antifouling

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.

אלקטרודה ישירה משטח antifouling

Hielscher Ultrasonics מציעה עיצוב קולי ייחודי כדי להתסיס אלקטרודות ישירות. בעיצוב זה, התנודות העל-קוליות מצומדות ישירות לאלקטרודה. לכן הכוח העל-קולי מועבר למשטח האלקטרודה הרטוב, שם תאוצת פני השטח ובועות הקוויטציה הקורסות במגע עם משטח מספקות סילון נוזל בלחץ גבוה כנגד פני השטח. סילון קולי הוא שיטה טובה להימנע ולהסיר שכבות עבירה.

עובדות שכדאי לדעת

השפעות אפשריות אחרות של תסיסה קולית על מערכת אלקטרוכימית כוללות:

1. לשפר הידרודינמיקה ותחבורה המונית;
2. להשפיע על שיפועי ריכוז והחלפת משטרים קינטיים עם השפעה על מנגנון ותוצרי תגובה;
3. הפעלה סונוכימית של תגובות של מינים בינוניים שנוצרו אלקטרוכימית; ו
4. ייצור סונוכימי של מינים המגיבים אלקטרוכימית בתנאים שבהם המערכת השקטה אינה פעילה אלקטרוכימית.

סוגי אלקטרודות Fouling

פולינג הנובע מאינטראקציות הידרופיליות נוטה להיות הפיך יותר מאשר פולינג הנובע מאינטראקציות הידרופוביות. אלקטרודות עם משטחים הידרופוביים יותר, כגון אלקטרודות מבוססות פחמן, יכולות לקדם עכירות בעלות רכיבים הידרופוביים, כגון תרכובות ארומטיות, תרכובות רוויות או אליפטיות, או חלבונים. מקרומולקולות ביולוגיות, כגון חלבונים וחומרים ביולוגיים אחרים, תאים, מקטעי תאים או דנ"א/רנ"א יכולות לגרום גם הן לפיצוץ פני השטח של האלקטרודות.