De oplossing voor elektrodevervuiling

Elektrodevervuiling is een ernstig probleem in veel elektrochemische productieprocessen en in elektrochemische sensoren. Elektrodevervuiling kan de prestaties en energie-efficiëntie van een elektrochemische cel beïnvloeden. Ultrasoon reinigen is een effectieve manier om elektrodevervuiling te voorkomen en te verwijderen.

Elektrodevervuiling vermindert het fysieke contact van de elektrolyt met de elektrode voor elektronenoverdracht en verlaagt dus de elektrochemische reactiesnelheid. Vaak hecht de aangroeier zich aan bepaalde structurele kenmerken op het elektrodeoppervlak als gevolg van hydrofiele, hydrofobe of elektrostatische interacties tussen de aangroeier en het elektrodeoppervlak.

Antifoulingmethoden omvatten oppervlaktemodificatie of coating met polymeren of koolstofgebaseerde materialen, zoals koolstofnanobuisjes of grafeen, vanwege hun grote oppervlak, elektrokatalytische eigenschappen en weerstand tegen aangroei. Als alternatief kunnen metalen nanodeeltjes aangroeiwerende eigenschappen hebben in combinatie met elektro-katalytische eigenschappen en een hoog elektrisch geleidingsvermogen.

Ultrasone mechanische agitatie is een alternatieve antifoulingmethode.

Ultrasone agitatie voor antifouling maakt gebruik van geluidsgolven met een hoge frequentie en hoge intensiteit in een vloeistof om de verwijdering van aangroeimiddelen van oppervlakken ondergedompeld in een ultrasoon geactiveerde vloeistof te vergemakkelijken of te verbeteren. Ultrasone oppervlaktereiniging van elektrodes is een technologie die uniek is in zijn vermogen om vervuilende stoffen van elektrodeoppervlakken te verwijderen. Ultrasone reinigingstechnologie is in staat om elk bevochtigd elektrodeoppervlak te penetreren en te reinigen, inclusief blinde gaten, schroefdraad en oppervlaktecontouren.
De vraag naar een betere reinheid van het elektrodeoppervlak heeft geleid tot de ontwikkeling van ultrasone agitatietechnologie. Tegenwoordig is het mogelijk om elektroden mechanisch te roeren met ultrasone frequentie of om de vloeistof in de buurt van de elektrode te roeren voor indirecte reiniging van het elektrodeoppervlak.

Indirecte elektrode oppervlakte antifouling

Bij de indirecte antifouling van elektrodeoppervlakken wordt het ultrasone vermogen afgegeven aan de vloeistof in de buurt van de elektrode. Deze vloeistof absorbeert het ultrasone vermogen en geeft een fractie van dit vermogen door aan het elektrodeoppervlak, waar de resulterende ultrasone cavitatie de aangroei verwijdert. In het algemeen is deze indirecte methode "line of sight" van aard; dat wil zeggen dat er directe toegang tot het vervuilde oppervlak moet zijn om effectief te zijn.

Directe elektrode oppervlakte antifouling

Hielscher Ultrasonics biedt een uniek ultrasoon ontwerp om elektroden direct te agiteren. In dit ontwerp worden de ultrasone trillingen direct aan de elektrode gekoppeld. Daarom wordt het ultrasone vermogen geleverd aan het bevochtigde oppervlak van de elektrode, waar de oppervlakteversnelling en de instortende cavitatiebellen in contact met een oppervlak zorgen voor een vloeistofstraal onder hoge druk tegen het oppervlak. Ultrasone jetting is een goede methode om aangroei te voorkomen en te verwijderen.

Wetenswaardigheden

Andere mogelijke effecten van ultrasone agitatie op een elektrochemisch systeem zijn:

1. de hydrodynamica en het massatransport verbeteren;
2. invloed hebben op concentratiegradiënten en het omschakelen van kinetische regimes met effect op het mechanisme en de reactieproducten;
3. sonochemische activering van reacties van tussenproducten die elektrochemisch zijn gegenereerd; en
4. sonochemische productie van soorten die elektrochemisch reageren in omstandigheden waarin het stille systeem niet elektrochemisch actief is.

Soorten elektrodevervuiling

Aangroei als gevolg van hydrofiele interacties is meestal reversibel dan aangroei als gevolg van hydrofobe interacties. Elektroden met hydrofobe oppervlakken, zoals elektroden op basis van koolstof, kunnen aangroei bevorderen die hydrofobe bestanddelen bevat, zoals aromatische verbindingen, verzadigde of alifatische verbindingen of eiwitten. Biologische macromoleculen, zoals eiwitten en andere biologische materialen, cellen, celfragmenten of DNA/RNA kunnen ook vervuiling van het elektrodeoppervlak veroorzaken.