De vervuiling van het elektrodeoppervlak is een ernstig probleem in veel elektrochemische productieprocessen en in elektrochemische sensoren. Elektrodevervuiling kan de prestaties en energie-efficiëntie van een elektrochemische cel beïnvloeden. Ultrasonicatie is een effectief middel om elektrodevervuiling te voorkomen en te verwijderen.

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

Antifouling methoden omvatten oppervlakte modificatie of coating met polymeren of op koolstof gebaseerde materialen, zoals koolstof nanobuizen of grafeen, vanwege hun grote oppervlakte, elektrokatalytische eigenschappen, en vuilafstotendheid. Als alternatief kunnen metalen nanodeeltjes aangroeiwerende eigenschappen hebben in combinatie met elektrokatalytische eigenschappen en een hoge elektrische geleidbaarheid.

Ultrasone mechanische agitatie is een alternatieve antifouling methode.

Ultrasone agitatie voor antifouling maakt gebruik van hoogfrequente, hoogintensieve geluidsgolven in een vloeistof om het verwijderen van aangroeistoffen van oppervlakken die ondergedompeld zijn in een ultrasoon geactiveerde vloeistof te vergemakkelijken of te verbeteren. Ultrasone reiniging van het elektrodeoppervlak is een technologie die uniek is in zijn vermogen om aangroeiwerende middelen te verwijderen van elektrode-oppervlakken. Ultrasone reinigingstechnologie is in staat om elk bevochtigd elektrode-oppervlak te penetreren en te reinigen, inclusief blinde gaten, schroefdraden, oppervlaktecontouren.
De vraag naar een betere reiniging van het elektrodeoppervlak heeft de ontwikkeling van de ultrasone agitatietechnologie gestimuleerd. Vandaag de dag is het mogelijk om elektroden mechanisch te ageren met ultrasone frequentie of om de vloeistof te ageren in de buurt van de elektrode voor de indirecte reiniging van het elektrodeoppervlak.

Indirecte elektrode Oppervlakte Antifouling

In de indirecte antifouling van elektrode-oppervlakken wordt het ultrasone vermogen geleverd aan de vloeistof in de buurt van de elektrode. Deze vloeistof adsorbeert het ultrasoon vermogen en geeft een fractie van dit vermogen door aan het elektrodeoppervlak, waar de resulterende ultrasone cavitatie vervuilingslagen verwijdert. In het algemeen is deze indirecte methode "line of sight" in de natuur, dat wil zeggen dat er een directe toegang tot het vervuilde oppervlak moet zijn om effectief te zijn.

Directe elektrode Oppervlakte Antifouling

Hielscher Ultrasonics biedt een uniek ultrasoon ontwerp om de elektroden direct te bewegen. In dit ontwerp zijn de ultrasone trillingen direct gekoppeld aan de elektrode. Hierdoor wordt het ultrasoon vermogen geleverd aan het bevochtigde elektrodeoppervlak, waar de oppervlakteversnelling en instortende cavitatiebelletjes in contact met een oppervlak zorgen voor een hoge drukstraal van vloeistof tegen het oppervlak. Ultrasone jetting is een goede methode om vervuiling te voorkomen en te verwijderen.

Feiten die de moeite waard zijn om te weten

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

1. de hydrodynamica en het massatransport te verbeteren;
2. concentratiegradiënten en het schakelen van kinetische regimes beïnvloeden met effect op het mechanisme en de reactieproducten;
3. sonochemische activering van reacties van tussenliggende soorten die elektrochemisch zijn opgewekt; en
4. sonochemische productie van soorten die elektrochemisch reageren in omstandigheden waarin het stille systeem niet elektrochemisch actief is.

Soorten elektrodenfouling

Aangroei als gevolg van hydrofiele interacties is over het algemeen meer omkeerbaar dan aangroei als gevolg van hydrofobe interacties. Elektroden met meer hydrofobe oppervlakken, zoals koolstof-elektroden, kunnen vervuiling met hydrofobe componenten, zoals aromatische verbindingen, verzadigde of alifatische verbindingen, of eiwitten, bevorderen. Biologische macromoleculen, zoals eiwitten en andere biologische materialen, cellen, celfragmenten of DNA/RNA kunnen ook vervuiling van het elektrodeoppervlak veroorzaken.