Rozwiązanie problemu zanieczyszczenia powierzchni elektrodami

Zanieczyszczenia powierzchni elektrod stanowią poważny problem w wielu elektrochemicznych procesach produkcyjnych oraz w czujnikach elektrochemicznych. Zanieczyszczenie elektrod może mieć wpływ na wydajność i efektywność energetyczną ogniwa elektrochemicznego. Ultradźwięki są skutecznym sposobem na unikanie i usuwanie zanieczyszczeń elektrod.

Zanieczyszczenie elektrody zmniejsza fizyczny kontakt elektrolitu z elektrodą w celu przeniesienia elektronu na elektrodę i tym samym zmniejsza szybkość reakcji elektrochemicznej. Często środek zanieczyszczający przylega do pewnych cech strukturalnych na powierzchni elektrody w wyniku oddziaływań hydrofilowych, hydrofobowych lub elektrostatycznych pomiędzy środkiem zanieczyszczającym a powierzchnią elektrody.

Metody przeciwporostowe obejmują modyfikację powierzchni lub powlekanie polimerami lub materiałami na bazie węgla, takimi jak nanorurki węglowe lub grafen, ze względu na ich dużą powierzchnię, właściwości elektrokatalityczne i odporność na zanieczyszczenie. Alternatywnie, nanocząstki metalu mogą mieć właściwości przeciwporostowe w połączeniu z właściwościami elektrokatalitycznymi i wysokim przewodnictwem elektrycznym.

Ultradźwiękowe mechaniczne mieszanie jest alternatywną metodą antyporostową.

W mieszaniu ultradźwiękowym do ochrony przed zabrudzeniami stosuje się fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości i intensywności w cieczy, aby ułatwić lub usprawnić usuwanie zabrudzeń z powierzchni zanurzonych w cieczy aktywowanej ultradźwiękami. Ultradźwiękowe czyszczenie powierzchni elektrod to technologia unikalna pod względem możliwości usuwania zanieczyszczeń z powierzchni elektrod. Technologia czyszczenia ultradźwiękowego jest w stanie przeniknąć i oczyścić każdą zwilżoną powierzchnię elektrody, w tym otwory nieprzelotowe, gwinty, kontury powierzchni.
Zapotrzebowanie na lepszą czystość powierzchni elektrod spowodowało rozwój technologii mieszania ultradźwiękowego. Obecnie możliwe jest mechaniczne mieszanie elektrod z częstotliwością ultradźwiękową lub mieszanie cieczy w pobliżu elektrody w celu pośredniego oczyszczenia powierzchni elektrody.

Elektrody pośrednie przeciwporostowe powierzchniowe

W pośrednim przeciwporostowaniu powierzchni elektrody, moc ultradźwiękowa jest dostarczana do cieczy w pobliżu elektrody. Ciecz ta adsorbuje moc ultradźwiękową i przenosi ułamek tej mocy na powierzchnię elektrody, gdzie powstała kawitacja ultradźwiękowa usuwa warstwy zanieczyszczeń. Ogólnie rzecz biorąc, ta metoda pośrednia ma charakter "linii wzroku"; to znaczy, że aby była skuteczna, musi istnieć bezpośredni dostęp do zanieczyszczonej powierzchni.

Elektroda bezpośrednia Antifouling powierzchniowy

Hielscher Ultrasonics oferuje wyjątkową ultradźwiękową konstrukcję do bezpośredniego mieszania elektrod. W tej konstrukcji drgania ultradźwiękowe są sprzężone bezpośrednio z elektrodami. Dzięki temu moc ultradźwiękowa jest dostarczana na zwilżoną powierzchnię elektrody, gdzie przyspieszenie powierzchniowe i zapadające się pęcherzyki kawitacyjne w kontakcie z powierzchnią zapewniają strumień cieczy pod wysokim ciśnieniem na powierzchnię. Dyszowanie ultradźwiękowe jest dobrą metodą unikania i usuwania warstw zanieczyszczeń.

Fakty Warto wiedzieć

Inne możliwe skutki mieszania ultradźwiękowego na układ elektrochemiczny obejmują:

1. poprawić hydrodynamikę i transport masowy;
2. wpływają na gradienty stężeń i zmianę reżimów kinetycznych z wpływem na mechanizm i produkty reakcji;
3. sonochemiczna aktywacja reakcji gatunków pośrednich, które zostały wygenerowane elektrochemicznie; oraz
4. produkcja sonochemiczna gatunków, które reagują elektrochemicznie w warunkach, w których układ cichy nie jest elektrochemicznie aktywny.

Rodzaje zabrudzeń elektrodami

Zanieczyszczenia powstałe w wyniku oddziaływań hydrofilowych są zazwyczaj bardziej odwracalne niż zanieczyszczenia powstałe w wyniku oddziaływań hydrofobowych. Elektrody o bardziej hydrofobowych powierzchniach, takie jak elektrody węglowe, mogą przyczyniać się do powstawania zanieczyszczeń zawierających składniki hydrofobowe, takie jak związki aromatyczne, nasycone lub alifatyczne, lub białka. Makrocząsteczki biologiczne, takie jak białka i inne materiały biologiczne, komórki, fragmenty komórek lub DNA/RNA mogą również powodować zanieczyszczenie powierzchni elektrod.