電極表面ファウリングへのソリューション

電極表面汚れは、多くの電気化学製造プロセスや電気化学センサーにおいて深刻な問題です。電極の汚れは、電気化学セルの性能とエネルギー効率に影響を与える可能性があります。超音波は、電極の汚れを回避し、除去するための効果的な手段です。

電極の汚れは電解液と電子伝達のための電極との物理的接触を減少させ、それゆえに電気化学反応速度を低下させる。多くの場合、ファウリング剤は、親水性、疎水性、またはファウリング剤と電極表面との間の静電相互作用の結果として、電極表面上の特定の構造的特徴に付着する。

防汚法には、表面修飾またはポリマーまたはカーボンベースの材料(カーボンナノチューブやグラフェンなど)による表面修飾またはコーティングが含まれます。あるいは、金属ナノ粒子は、電気触媒特性および高い電気伝導性と組み合わせた防汚性を有することができる。

超音波機械的撹拌は、代替防汚法です。

防汚のための超音波攪拌は、超音波活性化された液体に沈んだ表面からの汚れ剤の除去を容易にしたり、強化するために液体中の高周波、高強度の音波を使用します。超音波電極表面洗浄は、電極表面から汚れ剤を除去する能力に特有の技術です。超音波洗浄技術は、ブラインドホール、スレッド、表面輪郭を含む、濡れた電極表面を貫通し、きれいにすることができます。
改善された電極表面の清浄性のための要求は、超音波攪拌技術の開発を推進しています。今日では、超音波周波数で機械的に電極を攪拌したり、間接電極表面洗浄のために電極の近傍の液体を攪拌することが可能です。

間接電極表面防汚

電極表面の間接的な防汚では、超音波パワーが電極の近くの液体に送達される。この液体は、超音波力を吸着し、電極表面にこの電力の一部を送信し、そこで得られた超音波キャビテーションは、ファウリング層を除去する。一般に、この間接的な方法は自然の中で「視線」です。つまり、汚染された表面に直接アクセスして、それが有効である必要があります。

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

超音波電極(陰極)をソノ電気化学で応用

定義: 電極汚れ
電極ファウリングは、電極上にますます不浸透性の層を形成するファウリング剤による電極表面のパッシベーションを記述する。多くの場合、ファウリング剤は電気化学反応の副産物である。

直接電極表面防汚

ヒールシャー超音波は、直接電極を攪拌するユニークな超音波設計を提供しています。この設計では、超音波振動は電極に直接結合される。従って超音波パワーは、表面に接触する表面加速度及び崩壊キャビテーション気泡が表面に対して流体の高圧ジェットを提供する濡れた電極表面に送達される。超音波噴射は、防ぐと汚れ層を除去するための良い方法です。

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知る価値のある事実

電気化学システム上の超音波攪拌の他の可能な影響は次のとおりです。

  1. 流体力学と質量輸送を改善します。
  2. 濃度勾配と運動体制の切り替えに影響を及ぼし、メカニズムおよび反応生成物に影響を及ぼす。
  3. 電気化学的に生成された中間種の反応のソノ化学的活性化;そして
  4. サイレントシステムが電気化学的に活性でない条件で電気化学的に反応する種のソノ化学的生産。

電極ファウリングの種類

親水性相互作用に起因する汚れは、疎水性相互作用に起因するファウリングよりも可逆的である傾向がある。炭素系電極のようなより疎水性の表面を有する電極は、芳香族化合物、飽和または脂肪族化合物、またはタンパク質などの疎水性成分を有する汚れを促進することができる。タンパク質やその他の生体材料、細胞、細胞フラグメント、DNA/RNAなどの生体高分子も電極表面の汚れの原因となります。

Ultrasonic Cathode and/or Anode in Batch Setup

バッチ設定で高出力2000ワット超音波カソードおよび/またはアノード