Решење за запрљање површине електрода

Запрљање површине електрода представља озбиљан проблем у многим електрохемијским производним процесима и у електрохемијским сензорима. Запрљање електрода може утицати на перформансе и енергетску ефикасност електрохемијске ћелије. Ултразвучна обрада је ефикасно средство за спречавање и уклањање запрљања електрода.

Запрљање електрода смањује физички контакт електролита са електродом потребан за пренос електрона, а тиме и брзину електрохемијске реакције. Материја која изазива запрљање често приања за одређене структурне елементе на површини електроде услед хидрофилних, хидрофобних или електростатичких интеракција између те материје и површине електроде.

Методе за спречавање запрљања обухватају модификацију површине или наношење превлака од полимера или материјала на бази угљеника, као што су угљеничне наноцеви или графен, због њихове велике површине, електрокаталитичких својстава и отпорности на запрљање. Алтернативно, металне наночестице могу имати својства која спречавају запрљање у комбинацији са електрокаталитичким својствима и високом електричном проводљивошћу.

Ултразвучно механичко побуђивање је алтернативна метода за спречавање запрљања.

Ултразвучно побуђивање за спречавање запрљања користи звучне таласе високе фреквенције и високог интензитета у течности како би олакшало или побољшало уклањање материја које изазивају запрљање са површина уроњених у ултразвучно активирану течност. Ултразвучно чишћење површине електрода је технологија јединствена по својој способности да уклања материје које изазивају запрљање са површина електрода. Технологија ултразвучног чишћења може да допре до сваке оквашене површине електроде и да је очисти, укључујући слепе отворе, навоје и контуре површине.
Захтеви за већом чистоћом површине електрода подстакли су развој технологије ултразвучног побуђивања. Данас је могуће механички побуђивати електроде на ултразвучној фреквенцији или побуђивати течност у близини електроде ради индиректног чишћења њене површине.

Индиректно спречавање запрљања површине електрода

При индиректном спречавању запрљања површина електрода, ултразвучна снага се доводи у течност у близини електроде. Ова течност адсорбује ултразвучну снагу и преноси део те снаге на површину електроде, где настала ултразвучна кавитација уклања слојеве наслага. Уопштено, ова индиректна метода делује по принципу „директне видљивости“; то јест, да би била ефикасна, мора постојати директан приступ запрљаној површини.

Директно спречавање запрљања површине електрода

Hielscher Ultrasonics нуди јединствено ултразвучно конструкционо решење за директно побуђивање електрода. У овом решењу, ултразвучне вибрације се спрежу директно са електродом. Стога се ултразвучна снага доводи на оквашену површину електроде, где убрзање површине и колапс кавитационих мехурића у додиру са површином стварају млаз флуида под високим притиском усмерен ка површини. Ултразвучно стварање млазева је добра метода за спречавање и уклањање слојева наслага.

Чињенице које вреди знати

Други могући ефекти ултразвучног побуђивања на електрохемијски систем обухватају:

1. побољшање хидродинамике и преноса масе;
2. утицај на градијенте концентрације и прелазе између кинетичких режима, са утицајем на механизам и производе реакције;
3. сонохемијску активацију реакција интермедијерних врста насталих електрохемијским путем; и
4. сонохемијско стварање врста које реагују електрохемијски у условима у којима систем без ултразвука није електрохемијски активан.

Врсте запрљања електрода

Запрљање које настаје услед хидрофилних интеракција обично је реверзибилније од запрљања које настаје услед хидрофобних интеракција. Електроде са хидрофобнијим површинама, као што су електроде на бази угљеника, могу подстицати запрљање које садржи хидрофобне компоненте, као што су ароматична једињења, засићена или алифатична једињења или протеини. Биолошки макромолекули, као што су протеини, и други биолошки материјали, ћелије, фрагменти ћелија или DNA/RNA такође могу изазвати запрљање површине електрода.