Lösningen på nedsmutsning av elektrodytor

Nedsmutsning av elektrodytor är ett allvarligt problem i många elektrokemiska produktionsprocesser och i elektrokemiska sensorer. Nedsmutsning av elektroder kan påverka prestandan och energieffektiviteten hos en elektrokemisk cell. Ultraljud är ett effektivt sätt att undvika och ta bort nedsmutsning av elektroder.

Nedsmutsning av elektroden minskar den fysiska kontakten mellan elektrolyten och elektroden för elektronöverföring till och därmed minskar den elektrokemiska reaktionshastigheten. Ofta fäster nedsmutsningsmedlet vid vissa strukturella egenskaper på elektrodytan som ett resultat av hydrofila, hydrofoba eller elektrostatiska interaktioner mellan nedsmutsningsmedlet och elektrodytan.

Antifoulingmetoder inkluderar ytmodifiering eller beläggning med polymerer eller kolbaserade material, såsom kolnanorör eller grafen, på grund av deras stora yta, elektrokatalytiska egenskaper och nedsmutsningsbeständighet. Alternativt kan metalliska nanopartiklar ha antifoulingegenskaper i kombination med elektrokatalytiska egenskaper och hög elektrisk ledningsförmåga.

Ultraljudsmekanisk omrörning är en alternativ antifoulingmetod.

Ultraljudsomrörning för antifouling använder högfrekventa, högintensiva ljudvågor i en vätska för att underlätta eller förbättra avlägsnandet av nedsmutsningsmedel från ytor nedsänkta i en ultraljudsaktiverad vätska. Ytrengöring av ultraljudselektroder är en teknik som är unik i sin förmåga att avlägsna nedsmutsningsmedel från elektrodytor. Ultraljudsrengöringsteknik kan tränga in och rengöra alla fuktade elektrodytor, inklusive blindhål, gängor, ytkonturer.
Krav på förbättrad renhet av elektrodytor har drivit på utvecklingen av ultraljudsomrörningsteknik. Idag är det möjligt att omröra elektroder mekaniskt vid ultraljudsfrekvens eller att röra om vätskan nära elektroden för indirekt rengöring av elektrodens yta.

Indirekt elektrodyta Antifouling

Vid indirekt antifouling av elektrodytor levereras ultraljudskraften till vätskan nära elektroden. Denna vätska adsorberar ultraljudskraften och överför en bråkdel av denna kraft till elektrodytan, där den resulterande ultraljudskavitationen tar bort nedsmutsningsskikt. I allmänhet är denna indirekta metod "siktlinje" till sin natur; Det vill säga, det måste finnas direkt tillgång till den förorenade ytan för att den ska vara effektiv.

Direkt elektrod yta antifouling

Hielscher Ultrasonics erbjuder en unik ultraljudsdesign för att röra om elektroder direkt. I denna design kopplas ultraljudsvibrationerna direkt in i elektroden. Därför levereras ultraljudskraften till den fuktade elektrodytan, där ytaccelerationen och kollapsande kavitationsbubblor i kontakt med en yta ger en högtrycksstråle av vätska mot ytan. Ultraljudssprutning är en bra metod för att undvika och ta bort nedsmutsningsskikt.

Fakta som är värda att veta

Andra möjliga effekter av ultraljudsomagitation på ett elektrokemiskt system inkluderar:

1. förbättra hydrodynamiken och masstransporten,
2. påverka koncentrationsgradienter och omkoppling av kinetiska regimer med effekt på mekanism och reaktionsprodukter;
3. sonokemisk aktivering av reaktioner hos intermediära arter som har genererats elektrokemiskt; och
4. Sonokemisk produktion av arter som reagerar elektrokemiskt under förhållanden där det tysta systemet inte är elektrokemiskt aktivt.

Typer av nedsmutsning av elektroder

Nedsmutsning till följd av hydrofila interaktioner tenderar att vara mer reversibel än nedsmutsning till följd av hydrofoba interaktioner. Elektroder med mer hydrofoba ytor, såsom kolbaserade elektroder kan främja nedsmutsning som har hydrofoba komponenter, såsom aromatiska föreningar, mättade eller alifatiska föreningar eller proteiner. Biologiska makromolekyler, såsom proteiner och andra biologiska material, celler, cellfragment eller DNA/RNA kan också orsaka nedsmutsning av elektrodytan.