La soluzione alle incrostazioni della superficie dell'elettrodo
Lo sporcamento della superficie dell'elettrodo è un problema serio in molti processi di produzione elettrochimica e nei sensori elettrochimici. Lo sporcamento dell'elettrodo può influire sulle prestazioni e sull'efficienza energetica di una cella elettrochimica. Gli ultrasuoni sono un mezzo efficace per evitare e rimuovere le incrostazioni degli elettrodi.
L'incrostazione dell'elettrodo riduce il contatto fisico dell'elettrolita con l'elettrodo per il trasferimento degli elettroni e quindi riduce la velocità della reazione elettrochimica. Spesso l'agente sporcante aderisce a determinate caratteristiche strutturali della superficie dell'elettrodo come risultato di interazioni idrofile, idrofobiche o elettrostatiche tra l'agente sporcante e la superficie dell'elettrodo.
I metodi antivegetativi includono la modifica della superficie o il rivestimento con polimeri o materiali a base di carbonio, come i nanotubi di carbonio o il grafene, grazie alla loro ampia superficie, alle proprietà elettrocatalitiche e alla resistenza alle incrostazioni. In alternativa, le nanoparticelle metalliche possono avere proprietà antivegetative combinate con proprietà elettrocatalitiche ed elevata conducibilità elettrica.
L'agitazione meccanica a ultrasuoni è un metodo antivegetativo alternativo.
L'agitazione a ultrasuoni per l'antivegetativa utilizza onde sonore ad alta frequenza e ad alta intensità in un liquido per facilitare o migliorare la rimozione degli agenti di incrostazione dalle superfici immerse in un liquido attivato a ultrasuoni. La pulizia ad ultrasuoni della superficie degli elettrodi è una tecnologia unica per la sua capacità di rimuovere gli agenti di incrostazione dalle superfici degli elettrodi. La tecnologia di pulizia a ultrasuoni è in grado di penetrare e pulire qualsiasi superficie bagnata dell'elettrodo, compresi i fori ciechi, le filettature e i contorni della superficie.
La richiesta di migliorare la pulizia della superficie degli elettrodi ha spinto lo sviluppo della tecnologia di agitazione a ultrasuoni. Oggi è possibile agitare gli elettrodi meccanicamente a frequenza ultrasonica o agitare il liquido vicino all'elettrodo per una pulizia indiretta della superficie dell'elettrodo.
Antivegetativa della superficie dell'elettrodo indiretto
Nell'antivegetativa indiretta delle superfici degli elettrodi, la potenza ultrasonica viene erogata al liquido vicino all'elettrodo. Questo liquido assorbe la potenza ultrasonica e trasmette una frazione di questa potenza alla superficie dell'elettrodo, dove la cavitazione ultrasonica risultante rimuove gli strati di incrostazioni. In generale, questo metodo indiretto è “linea di vista” in natura; Cioè, ci deve essere un accesso diretto alla superficie contaminata affinché sia efficace.
Elettrodo a ultrasuoni (catodo) per l'applicazione nella sono-elettrochimica
Il fouling elettrodico descrive la passivazione della superficie di un elettrodo da parte di un agente fouling che forma uno strato sempre più impermeabile sull'elettrodo. Spesso l'agente sporcante è un sottoprodotto della reazione elettrochimica.
Antivegetativa diretta della superficie dell'elettrodo
Hielscher Ultrasonics offre un design a ultrasuoni unico per agitare direttamente gli elettrodi. In questo progetto, le vibrazioni ultrasoniche sono accoppiate direttamente all'elettrodo. Pertanto, la potenza ultrasonica viene erogata alla superficie bagnata dell'elettrodo, dove l'accelerazione superficiale e il collasso delle bolle di cavitazione a contatto con la superficie producono un getto di fluido ad alta pressione contro la superficie. Il getto a ultrasuoni è un buon metodo per evitare e rimuovere gli strati di incrostazione.
Particolarità? Cose da sapere
Altri possibili effetti dell'agitazione a ultrasuoni su un sistema elettrochimico includono:
- migliorare l'idrodinamica e il trasporto di massa;
- influenzano i gradienti di concentrazione e la commutazione dei regimi cinetici con effetti sul meccanismo e sui prodotti di reazione;
- l'attivazione sonica di reazioni di specie intermedie generate elettrochimicamente; e
- produzione sicochimica di specie che reagiscono elettrochimicamente in condizioni in cui il sistema silente non è elettrochimicamente attivo.
Tipi di incrostazioni dell'elettrodo
Le incrostazioni derivanti da interazioni idrofile tendono a essere più reversibili di quelle derivanti da interazioni idrofobiche. Gli elettrodi con superfici più idrofobiche, come quelli a base di carbonio, possono favorire l'incrostazione di componenti idrofobici, come composti aromatici, saturi o alifatici, o proteine. Anche le macromolecole biologiche, come le proteine e altri materiali biologici, le cellule, i frammenti cellulari o il DNA/RNA possono causare incrostazioni sulla superficie dell'elettrodo.
Catodo e/o anodo a ultrasuoni ad alta potenza da 2000 Watt in configurazione batch