इलेक्ट्रोड की सतह पर जमाव का समाधान

इलेक्ट्रोड की सतह पर जमाव कई विद्युतरासायनिक उत्पादन प्रक्रियाओं और विद्युतरासायनिक सेंसरों में एक गंभीर समस्या है। इलेक्ट्रोड पर जमाव विद्युतरासायनिक सेल के प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता को प्रभावित कर सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन इलेक्ट्रोड पर जमाव को रोकने और हटाने का एक प्रभावी साधन है।

इलेक्ट्रोड पर जमाव इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के लिए इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड के बीच भौतिक संपर्क को कम करता है और इस प्रकार विद्युतरासायनिक अभिक्रिया की गति को कम करता है। अक्सर, जमावकारी पदार्थ और इलेक्ट्रोड की सतह के बीच जलस्नेही, जलविमुख या स्थिरवैद्युत अंतःक्रियाओं के कारण जमावकारी पदार्थ इलेक्ट्रोड की सतह की कुछ विशिष्ट संरचनाओं से चिपक जाता है।

जमावरोधी विधियों में सतह का संशोधन या उस पर पॉलिमर अथवा कार्बन नैनोट्यूब या ग्राफीन जैसे कार्बन-आधारित पदार्थों का लेपन शामिल है, क्योंकि इनका सतह क्षेत्रफल बड़ा होता है और इनमें विद्युत-उत्प्रेरक गुण तथा जमाव प्रतिरोध होता है। वैकल्पिक रूप से, धात्विक नैनोकणों में विद्युत-उत्प्रेरक गुणों और उच्च विद्युत चालकता के साथ जमावरोधी गुण भी हो सकते हैं।

अल्ट्रासोनिक यांत्रिक विक्षोभ एक वैकल्पिक जमावरोधी विधि है।

जमाव रोकने के लिए अल्ट्रासोनिक विक्षोभ में द्रव के भीतर उच्च आवृत्ति और उच्च तीव्रता वाली ध्वनि तरंगों का उपयोग किया जाता है, ताकि अल्ट्रासोनिक रूप से सक्रिय द्रव में डूबी सतहों से जमावकारी पदार्थों को हटाना आसान हो या उन्हें अधिक प्रभावी ढंग से हटाया जा सके। इलेक्ट्रोड की सतह की अल्ट्रासोनिक सफाई एक ऐसी तकनीक है जो इलेक्ट्रोड की सतहों से जमावकारी पदार्थों को हटाने की अपनी क्षमता में अद्वितीय है। अल्ट्रासोनिक सफाई तकनीक किसी भी द्रव से गीली इलेक्ट्रोड सतह तक पहुँचकर उसे साफ कर सकती है, जिसमें बंद सिरे वाले छिद्र, चूड़ियाँ और सतह की रूपरेखाएँ शामिल हैं।
इलेक्ट्रोड की सतह की बेहतर स्वच्छता की माँग ने अल्ट्रासोनिक विक्षोभ तकनीक के विकास को प्रेरित किया है। आज अल्ट्रासोनिक आवृत्ति पर इलेक्ट्रोडों में यांत्रिक विक्षोभ उत्पन्न करना या इलेक्ट्रोड की सतह की अप्रत्यक्ष सफाई के लिए उसके पास के द्रव में विक्षोभ उत्पन्न करना संभव है।

इलेक्ट्रोड की सतह पर जमाव की अप्रत्यक्ष रोकथाम

इलेक्ट्रोड की सतहों पर जमाव की अप्रत्यक्ष रोकथाम में अल्ट्रासोनिक शक्ति इलेक्ट्रोड के पास के द्रव तक पहुँचाई जाती है। यह द्रव अल्ट्रासोनिक शक्ति का अधिशोषण करता है और इस शक्ति का एक अंश इलेक्ट्रोड की सतह तक पहुँचाता है, जहाँ इससे उत्पन्न अल्ट्रासोनिक कैविटेशन जमाव की परतों को हटा देता है। सामान्यतः यह अप्रत्यक्ष विधि प्रकृति में “दृष्टि-रेखा” पर निर्भर होती है; अर्थात, इसके प्रभावी होने के लिए संदूषित सतह तक सीधी पहुँच होनी चाहिए।

इलेक्ट्रोड की सतह पर जमाव की प्रत्यक्ष रोकथाम

Hielscher Ultrasonics सीधे इलेक्ट्रोडों में विक्षोभ उत्पन्न करने के लिए एक अद्वितीय अल्ट्रासोनिक डिज़ाइन प्रदान करता है। इस डिज़ाइन में अल्ट्रासोनिक कंपन सीधे इलेक्ट्रोड में युग्मित किए जाते हैं। इसलिए अल्ट्रासोनिक शक्ति द्रव से गीली इलेक्ट्रोड सतह तक पहुँचती है, जहाँ सतह का त्वरण और सतह के संपर्क में ध्वस्त होते कैविटेशन बुलबुले सतह पर उच्च दाब वाली द्रव धार उत्पन्न करते हैं। अल्ट्रासोनिक जेटिंग जमाव की परतों को रोकने और हटाने की एक अच्छी विधि है।

जानने योग्य तथ्य

विद्युतरासायनिक प्रणाली पर अल्ट्रासोनिक विक्षोभ के अन्य संभावित प्रभावों में शामिल हैं:

1. द्रवगतिकी और द्रव्यमान परिवहन में सुधार करना;
2. सांद्रता प्रवणताओं और गतिकीय व्यवस्थाओं के बीच परिवर्तन को प्रभावित करना, जिससे अभिक्रिया की क्रियाविधि और उत्पाद प्रभावित होते हैं;
3. विद्युतरासायनिक रूप से उत्पन्न मध्यवर्ती स्पीशीज़ की अभिक्रियाओं का सोनोकेमिकल सक्रियण; और
4. ऐसी स्पीशीज़ का सोनोकेमिकल उत्पादन, जो उन परिस्थितियों में विद्युतरासायनिक अभिक्रिया करती हैं जहाँ अल्ट्रासाउंड के बिना प्रणाली विद्युतरासायनिक रूप से सक्रिय नहीं होती।

इलेक्ट्रोड पर जमाव के प्रकार

जलस्नेही अंतःक्रियाओं से उत्पन्न जमाव, जलविमुख अंतःक्रियाओं से उत्पन्न जमाव की तुलना में अधिक प्रतिवर्ती होता है। अधिक जलविमुख सतहों वाले इलेक्ट्रोड, जैसे कार्बन-आधारित इलेक्ट्रोड, ऐसे जमाव को बढ़ावा दे सकते हैं जिसमें ऐरोमैटिक यौगिक, संतृप्त या ऐलिफैटिक यौगिक अथवा प्रोटीन जैसे जलविमुख घटक होते हैं। प्रोटीन और अन्य जैविक पदार्थों जैसे जैविक बृहदणु, कोशिकाएँ, कोशिका खंड या DNA/RNA भी इलेक्ट्रोड की सतह पर जमाव का कारण बन सकते हैं।