Risinājums elektrodu virsmas piesārņojumam

Elektrodu virsmas piesārņojums ir nopietna problēma daudzos elektroķīmiskās ražošanas procesos un elektroķīmiskajos sensoros. Elektrodu piesārņojums var ietekmēt elektroķīmiskās šūnas veiktspēju un energoefektivitāti. Apstrāde ar ultraskaņu ir efektīvs līdzeklis elektrodu piesārņojuma novēršanai un likvidēšanai.

Elektrodu piesārņojums samazina elektrolīta fizisko saskari ar elektrodu, kas nepieciešama elektronu pārnesei, un tādējādi samazina elektroķīmiskās reakcijas ātrumu. Bieži vien piesārņojošā viela pieķeras noteiktiem elektroda virsmas struktūras elementiem hidrofilu, hidrofobu vai elektrostatisku mijiedarbību rezultātā starp piesārņojošo vielu un elektroda virsmu.

Piesārņojuma novēršanas metodes ietver virsmas modificēšanu vai pārklāšanu ar polimēriem vai oglekļa bāzes materiāliem, piemēram, oglekļa nanocaurulītēm vai grafēnu, pateicoties šo materiālu lielajam virsmas laukumam, elektrokatalītiskajām īpašībām un izturībai pret piesārņojumu. Alternatīvi metāla nanodaļiņām var piemist piesārņojuma novēršanas īpašības apvienojumā ar elektrokatalītiskajām īpašībām un augstu elektrovadītspēju.

Mehānisku svārstību ierosināšana ar ultraskaņu ir alternatīva piesārņojuma novēršanas metode.

Piesārņojuma novēršanai ar ultraskaņu šķidrumā tiek izmantoti augstas frekvences un augstas intensitātes skaņas viļņi, lai atvieglotu vai uzlabotu piesārņojošo vielu noņemšanu no virsmām, kas iegremdētas ar ultraskaņu aktivizētā šķidrumā. Elektrodu virsmas tīrīšana ar ultraskaņu ir tehnoloģija ar unikālu spēju noņemt piesārņojošās vielas no elektrodu virsmām. Ultraskaņas tīrīšanas tehnoloģija ļauj piekļūt jebkurai samitrinātai elektroda virsmai un to iztīrīt, tostarp aklajiem urbumiem, vītnēm un virsmas kontūrām.
Prasības pēc lielākas elektrodu virsmas tīrības ir veicinājušas ultraskaņas ierosinātu svārstību tehnoloģijas attīstību. Mūsdienās ir iespējams mehāniski iesvārstīt elektrodus ultraskaņas frekvencē vai maisīt šķidrumu elektroda tuvumā, lai netieši tīrītu elektroda virsmu.

Netieša elektrodu virsmas pretpiesārņojuma metode

Netiešā elektrodu virsmu pretpiesārņojuma metodē ultraskaņas jauda tiek piegādāta šķidrumam tuvu elektrodam. Šis šķidrums adsorbē ultraskaņas jaudu un nodod daļu no šīs jaudas elektroda virsmai, kur rezultējošā ultraskaņas kavitācija noņem piesārņojuma slāņus. Vispārīgi, šī netiešā metode pēc savas dabas ir “tiešas redzamības” metode; tas nozīmē, ka ir jābūt tiešai pieejai kontaminētajai virsmai, lai tā būtu efektīva.

Tieša elektrodu virsmas pretpiesārņojuma metode

Hielscher Ultrasonics piedāvā unikālu ultraskaņas konstrukciju elektrodu tiešai iesvārstīšanai. Šajā konstrukcijā ultraskaņas vibrācijas tiek ievadītas tieši elektrodā. Tādējādi ultraskaņas jauda tiek pievadīta samitrinātajai elektroda virsmai, kur virsmas paātrinājums un sabrūkošie kavitācijas burbuļi, kas saskaras ar virsmu, rada pret virsmu vērstu augstspiediena šķidruma strūklu. Ultraskaņas radītu strūklu izmantošana ir laba metode piesārņojuma slāņu novēršanai un noņemšanai.

Fakti, kurus ir vērts zināt

Citi iespējamie ultraskaņas maisīšanas ietekmes efekti uz elektroķīmisko sistēmu ietver:

1. hidrodinamikas un masas pārneses uzlabošanu;
2. ietekmi uz koncentrācijas gradientiem un kinētisko režīmu maiņu, tādējādi ietekmējot mehānismu un reakcijas produktus;
3. elektroķīmiski radītu starpproduktu reakciju sonoķīmisku aktivizāciju; un
4. sonoķīmiska vielu ražošana, kas reaģē elektroķīmiski apstākļos, kuros klusā sistēma nav elektroķīmiski aktīva.

Elektrodu piesārņojuma veidi

Piesārņojums, kas rodas no hidrofilām mijiedarbībām, parasti ir vairāk atgriezenisks nekā piesārņojums, kas rodas no hidrofobām mijiedarbībām. Elektrodi ar hidrofobākām virsmām, piemēram, oglekļa bāzes elektrodi, var veicināt piesārņojumu, kam ir hidrofobas komponentes, piemēram, aromātiskie savienojumi, piesātinātie vai alifātiskie savienojumi vai proteīni. Bioloģiskās makromolekulas, piemēram, proteīni un citi bioloģiskie materiāli, šūnas, šūnu fragmenti vai DNS/RNS var arī izraisīt elektrodu virsmas piesārņojumu.