Solusi untuk Pengotoran Permukaan Elektroda

Pengotoran permukaan elektroda adalah masalah serius dalam banyak proses produksi elektrokimia dan dalam sensor elektrokimia. Pengotoran elektroda dapat memengaruhi kinerja dan efisiensi energi sel elektrokimia. Ultrasonikasi adalah cara yang efektif untuk menghindari dan menghilangkan pengotoran elektroda.

Pengotoran elektroda mengurangi kontak fisik elektrolit dengan elektroda untuk transfer elektron ke dan karenanya mengurangi kecepatan reaksi elektrokimia. Seringkali agen pengotoran melekat pada fitur struktural tertentu pada permukaan elektroda sebagai akibat dari interaksi hidrofilik, hidrofobik, atau elektrostatik antara zat pengotoran dan permukaan elektroda.

Metode antifouling meliputi modifikasi permukaan atau pelapisan dengan polimer atau bahan berbasis karbon, seperti tabung nano karbon atau graphene, karena luas permukaannya yang besar, sifat elektro-katalitik, dan ketahanan pengotoran. Atau, nanopartikel logam dapat memiliki sifat antifouling yang dikombinasikan dengan sifat elektro-katalitik dan konduktivitas listrik yang tinggi.

Agitasi mekanis ultrasonik adalah metode antifouling alternatif.

Agitasi ultrasonik untuk antifouling menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi dan intensitas tinggi dalam cairan untuk memfasilitasi atau meningkatkan penghilangan bahan pengotoran dari permukaan yang terendam dalam cairan yang diaktifkan secara ultrasonik. Pembersihan permukaan elektroda ultrasonik adalah teknologi yang unik dalam kemampuannya untuk menghilangkan bahan kotor dari permukaan elektroda. Teknologi pembersihan ultrasonik mampu menembus dan membersihkan permukaan elektroda yang dibasahi, termasuk lubang buta, benang, kontur permukaan.
Tuntutan untuk meningkatkan kebersihan permukaan elektroda telah mendorong pengembangan teknologi agitasi ultrasonik. Saat ini dimungkinkan untuk mengaduk elektroda secara mekanis pada frekuensi ultrasonik atau untuk mengaduk cairan di dekat elektroda untuk pembersihan permukaan elektroda tidak langsung.

Antifouling Permukaan Elektroda Tidak Langsung

Dalam antifouling tidak langsung permukaan elektroda, daya ultrasonik dikirim ke cairan di dekat elektroda. Cairan ini menyerap daya ultrasonik dan mentransmisikan sebagian kecil dari daya ini ke permukaan elektroda, di mana kavitasi ultrasonik yang dihasilkan menghilangkan lapisan pengotoran. Secara umum, metode tidak langsung ini adalah “garis pandang” di alam; artinya, harus ada akses langsung ke permukaan yang terkontaminasi agar efektif.

Antifouling Permukaan Elektroda Langsung

Hielscher Ultrasonics menawarkan desain ultrasonik yang unik untuk mengaduk elektroda secara langsung. Dalam desain ini, getaran ultrasonik digabungkan langsung ke elektroda. Oleh karena itu daya ultrasonik dikirim ke permukaan elektroda yang dibasahi, di mana percepatan permukaan dan gelembung kavitasi yang runtuh yang bersentuhan dengan permukaan memberikan semburan cairan bertekanan tinggi terhadap permukaan. Pengaliran ultrasonik adalah metode yang baik untuk menghindari dan menghilangkan lapisan pengotoran.

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Efek lain yang mungkin dari agitasi ultrasonik pada sistem elektrokimia meliputi:

1. meningkatkan hidrodinamika dan transportasi massa;
2. mempengaruhi gradien konsentrasi dan peralihan rezim kinetik yang berpengaruh pada mekanisme dan produk reaksi;
3. aktivasi sonokimia reaksi spesies perantara yang telah dihasilkan secara elektrokimia; dan
4. produksi sonokimia spesies yang bereaksi secara elektrokimia dalam kondisi di mana sistem senyap tidak aktif secara elektrokimia.

Jenis Pengotoran Elektroda

Pengotoran yang dihasilkan dari interaksi hidrofilik cenderung lebih reversibel daripada pengotoran yang dihasilkan dari interaksi hidrofobik. Elektroda dengan permukaan yang lebih hidrofobik, seperti elektroda berbasis karbon dapat meningkatkan pengotoran yang memiliki komponen hidrofobik, seperti senyawa aromatik, senyawa jenuh atau alifatik, atau protein. Makromolekul biologis, seperti protein dan bahan biologis lainnya, sel, fragmen sel, atau DNA/RNA juga dapat menyebabkan pengotoran permukaan elektroda.