Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

La soluzione al fouling superficiale degli elettrodi

Il fouling superficiale degli elettrodi è un problema serio in molti processi di produzione elettrochimica e nei sensori elettrochimici. Il fouling degli elettrodi può influenzare le prestazioni e l'efficienza energetica di una cella elettrochimica. L'ultrasonicazione è un mezzo efficace per evitare e rimuovere il fouling degli elettrodi.

Il fouling dell'elettrodo riduce il contatto fisico dell'elettrolita con l'elettrodo per il trasferimento degli elettroni e quindi riduce la velocità di reazione elettrochimica. Spesso l'agente fouling aderisce a determinate caratteristiche strutturali sulla superficie dell'elettrodo come risultato di interazioni idrofile, idrofobiche o elettrostatiche tra l'agente fouling e la superficie dell'elettrodo.

I metodi antivegetativi comprendono la modificazione della superficie o il rivestimento con polimeri o materiali a base di carbonio, come i nanotubi di carbonio o il grafene, a causa della loro grande superficie, delle proprietà elettro-catalitiche e della resistenza alle incrostazioni. In alternativa, le nanoparticelle metalliche possono avere proprietà antivegetative combinate con proprietà elettro-catalitiche ed elevata conducibilità elettrica.

L'agitazione meccanica ad ultrasuoni è un metodo alternativo di antivegetativa.

L'agitazione ad 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 incrostazioni dalle superfici sommerse in un liquido attivato ad ultrasuoni. La pulizia ad ultrasuoni della superficie degli elettrodi è una tecnologia unica nella sua capacità di rimuovere gli agenti incrostazioni dalle superfici degli elettrodi. La tecnologia di pulizia ad ultrasuoni è in grado di penetrare e pulire qualsiasi superficie dell'elettrodo bagnata, inclusi fori ciechi, filettature, contorni della superficie.
Le richieste di una migliore pulizia della superficie degli elettrodi hanno guidato lo sviluppo della tecnologia di agitazione ad ultrasuoni. Oggi è possibile agitare gli elettrodi meccanicamente a frequenza ultrasonica o agitare il liquido vicino all'elettrodo per la pulizia indiretta della superficie dell'elettrodo.

Elettrodo indiretto Antivegetativa di superficie

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 di natura "a vista", cioè, per essere efficace, deve avere un accesso diretto alla superficie contaminata.

Ultrasonic generator and transducer with electrically isolated ultrasonic probe as sono-electrode

Elettrodo ad ultrasuoni (catodo) per applicazioni in sono-elettrochimica

Definizione: Incrostazioni di elettrodi
Il fouling dell'elettrodo 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 incrostazione è un sottoprodotto della reazione elettrochimica.

Antivegetativa diretta della superficie dell'elettrodo

Hielscher Ultrasonics offre un design ad ultrasuoni unico per agitare direttamente gli elettrodi. In questo design, le vibrazioni ultrasoniche sono accoppiate direttamente nell'elettrodo. Pertanto la potenza degli ultrasuoni viene erogata alla superficie dell'elettrodo bagnata, dove l'accelerazione superficiale e il collasso delle bolle di cavitazione a contatto con una superficie forniscono un getto di fluido ad alta pressione contro la superficie. Il getto ad ultrasuoni è un buon metodo per evitare e rimuovere gli strati di incrostazioni.

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Particolarità / Cose da sapere

Altri possibili effetti dell'agitazione ad ultrasuoni su un sistema elettrochimico includono:

  1. migliorare l'idrodinamica e il trasporto di massa;
  2. influenzano i gradienti di concentrazione e la commutazione dei regimi cinetici con effetto sul meccanismo e sui prodotti di reazione;
  3. l'attivazione sonorochimica di reazioni di specie intermedie che sono state generate elettrochimicamente; e
  4. produzione ecochimica di specie che reagiscono elettrochimicamente in condizioni in cui il sistema silenzioso non è elettrochimicamente attivo.

Tipi di sporcamento dell'elettrodo

Il fouling derivante da interazioni idrofile tende ad essere più reversibile del fouling derivante da interazioni idrofobiche. Gli elettrodi con superfici più idrofobiche, come gli elettrodi a base di carbonio, possono promuovere il fouling in possesso di componenti idrofobici, come composti aromatici, composti saturi o alifatici, o proteine. Macromolecole biologiche, come proteine e altri materiali biologici, cellule, frammenti di cellule o DNA/RNA possono causare il fouling della superficie dell'elettrodo.

Ultrasonic Cathode and/or Anode in Batch Setup

Catodo e/o anodo ad ultrasuoni ad alta potenza 2000 Watt in configurazione batch