Soluția pentru murdărirea suprafeței electrodului

Murdărirea suprafeței electrozilor este o problemă serioasă în multe procese de producție electrochimică și în senzorii electrochimici. Murdărirea electrozilor poate afecta performanța și eficiența energetică a unei celule electrochimice. Ultrasonication este un mijloc eficient de a evita și elimina murdărirea electrodului.

Murdărirea electrodului reduce contactul fizic al electrolitului cu electrodul pentru transferul de electroni și, prin urmare, reduce viteza de reacție electrochimică. Adesea, agentul de murdărire aderă la anumite caracteristici structurale de pe suprafața electrodului ca urmare a interacțiunilor hidrofile, hidrofobe sau electrostatice dintre agentul de murdărire și suprafața electrodului.

Metodele antivegetative includ modificarea suprafeței sau acoperirea cu polimeri sau materiale pe bază de carbon, cum ar fi nanotuburile de carbon sau grafenul, datorită suprafeței lor mari, proprietăților electrocatalitice și rezistenței la murdărie. Alternativ, nanoparticulele metalice pot avea proprietăți antivegetative combinate cu proprietăți electrocatalitice și conductivitate electrică ridicată.

Agitarea mecanică cu ultrasunete este o metodă alternativă antivegetativă.

Agitație cu ultrasunete pentru antifouling utilizează undele sonore de înaltă frecvență, de înaltă intensitate într-un lichid pentru a facilita sau spori îndepărtarea agenților de murdărire de pe suprafețele scufundate într-un lichid activat ultrasonically. Curățarea suprafeței electrodului cu ultrasunete este o tehnologie unică în capacitatea sa de a îndepărta agenții de murdărire de pe suprafețele electrozilor. Tehnologia de curățare cu ultrasunete este capabilă să pătrundă și să curățe orice suprafață umedă a electrodului, inclusiv găuri orb, fire, contururi de suprafață.
Cerințele pentru îmbunătățirea curățeniei suprafeței electrozilor au condus la dezvoltarea tehnologiei de agitare cu ultrasunete. Astăzi este posibilă agitarea mecanică a electrozilor la frecvența ultrasonică sau agitarea lichidului în apropierea electrodului pentru curățarea indirectă a suprafeței electrodului.

Antivegetativizarea suprafeței electrodului indirect

În antifoulingul indirect al suprafețelor electrozilor, puterea ultrasonică este transmisă lichidului din apropierea electrodului. Acest lichid adsorbe puterea ultrasonică și transmite o fracțiune din această putere la suprafața electrodului, unde cavitarea ultrasonică rezultată îndepărtează straturile de murdărie. În general, această metodă indirectă este “linia de vedere” în natură; adică, trebuie să existe acces direct la suprafața contaminată pentru ca acesta să fie eficient.

Antimurdărire directă a suprafeței electrodului

Hielscher Ultrasonics oferă un design unic cu ultrasunete pentru a agita electrozii direct. În acest design, vibrațiile ultrasonice sunt cuplate direct în electrod. Prin urmare, puterea cu ultrasunete este livrată pe suprafața electrodului umed, unde accelerația suprafeței și bulele de cavitație care se prăbușesc în contact cu o suprafață asigură un jet de fluid de înaltă presiune împotriva suprafeței. Jetul cu ultrasunete este o metodă bună pentru a evita și a elimina straturile de murdărie.

Fapte care merită știute

Alte efecte posibile ale agitației cu ultrasunete asupra unui sistem electrochimic includ:

1. îmbunătățirea hidrodinamicii și a transportului în masă;
2. afectează gradienții de concentrație și comutarea regimurilor cinetice cu efect asupra mecanismelor și produșilor de reacție;
3. activarea sonochimică a reacțiilor speciilor intermediare care au fost generate electrochimic; și
4. Producția sonochimică a speciilor care reacționează electrochimic în condițiile în care sistemul silențios nu este activ electrochimic.

Tipuri de murdărire a electrozilor

Depunerile rezultate din interacțiunile hidrofile tind să fie mai reversibile decât depunerile rezultate din interacțiunile hidrofobe. Electrozii cu suprafețe mai hidrofobe, cum ar fi electrozii pe bază de carbon, pot promova murdărirea care posedă componente hidrofobe, cum ar fi compuși aromatici, compuși saturați sau alifatici sau proteine. Macromoleculele biologice, cum ar fi proteinele și alte materiale biologice, celulele, fragmentele celulare sau ADN-ul / ARN-ul pot provoca, de asemenea, murdărirea suprafeței electrozilor.