اختيار القطب الأنودي Cu/Al المناسب: تعظيم كفاءة نظام MGPS

من الواضح أن أنظمة منع نمو الكائنات البحرية (MGPS) تُستخدم لتحسين أداء وعمر التشغيل للهياكل البحرية مثل السفن والهياكل البحرية遠 القريبة التي تمنع التراكم البيولوجي. يشير التراكم البيولوجي إلى نمو الكائنات البحرية على الأسطح المغمورة مثل هيكل السفينة، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة الديناميكية للماء والتآكل. تصميم جيد لنظام MGPS يستخدم أنواعًا محددة من الأنود للاستخدامات المختلفة داخل النظام. هنا، يتم تعريف وتحليل المهام الرئيسية لأنود النحاس (Cu) وأنود الألمنيوم (Al) بناءً على مساهمتها في تحسين نظام MGPS.

الوظائف الرئيسية لأنود Cu/Al

أنود Cu: أيونات النحاس كوسيلة لوقف النمو في البحر

لقد كانت الأقطاب النحاسية تُستخدم على نطاق واسع في تقنية نظام منع نمو الكائنات البحرية (MGPS) بشكل رئيسي بسبب قدرتها على منع نمو الكائنات البحرية. في حالة تنشيط القطب النحاسي، تكون أيونات النحاس متاحة في الماء المحيط بالهيكل داخل المياه المالحة. وهي فتاكة للغاية بالنسبة للكائنات البحرية مثل الطحالب والدلافين والمحار التي تسبب التلوث البيولوجي على معظم السفن.

إن إطلاق أيونات النحاس يخلق ظروفًا غير مناسبة لتكاثر هذه المجهريات - مما يعني أنه لا يمكنها العثور بسهولة على مكان للالتصاق والبدء في النمو على الأسطح المغمورة بالماء. يساعد هذا الإطلاق المستمر للأيونات في الحفاظ على سلامة الطبقة الوقائية باستمرار منذ وقت التطبيق. بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم تركيزات أيونات النحاس بدقة من أجل القضاء على أي مخاوف بيئية مع تقديم أداء مضاد للتلوث البيولوجي في الوقت نفسه.

تتضمن الفوائد الرئيسية لاستخدام الأقطاب النحاسية:

• فعالية في منع التلوث البيولوجي: يتم إطلاق الأيونات بشكل مستمر بواسطة نظام مكافحة التلوث النحاسي مما يطرد جميع أشكال الحياة البحرية، وبالتالي تكون سفن وأجهزة أنظف.

• تقليل تكاليف الصيانة: التأثير البيئي لامتلاك معدلات أقل من التلوث البيولوجي هو تقليل سلاسل التنظيف وبالتالي تقليل تكاليف الصيانة خلال دورة حياة السفينة.

• تحسين كفاءة الوقود: سطح أنعم للهيكل البحري يعني مقاومة أقل وبالتالي كفاءة إجمالية أعلى وتكاليف تشغيل معقولة.

أنودات الألمنيوم: تعزيز الحماية الكهروكيميائية في المياه المالحة

تعمل الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم بطريقة مختلفة على الرغم من كونها مكونات مهمة لنظام MGPS. بينما تعمل الأقطاب الموجبة المصنوعة من النحاس Cu على مقاومة تعلق الكائنات البحرية، فإن الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم Al توفر حماية قوية ضد التآكل. في المياه المالحة، قد يتعرض خليط المعادن المختلفة للتأثر بالتآكل الجالفاني حيث يتفتت النوع الأكثر نشاطًا بسرعة أكبر. تعمل الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم بطريقة تسمح بتآكل الهيكل بينما يتم حماية الأجزاء الأكثر أهمية من السفينة أو البنية البحرية.

إذا تم دمجها في نظام MGPS، فإن الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم تنشئ اتصالًا جالفانيًا مع المعدن المحمي، وتزود الإلكترونات التي تُحايد العمليات الكهروكيميائية المؤدية إلى التآكل. هذه الطبيعة التضحية هي إذابة الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم بدلاً من الهياكل المعدنية الرئيسية الموجودة على السطح.

أهم الفوائد لاستخدام الأقطاب الموجبة المصنوعة من الألمنيوم تشمل:

• حماية محسّنة من التآكل: تقدم حماية كاثودية أفضل في المياه المالحة لتساعد على زيادة عمر السفينة وكل المكونات داخلها.

• حل اقتصادي: على الرغم من أن أقطاب الألمنيوم تذوب بشكل طبيعي مع مرور الوقت وبالتالي يجب استبدالها دورياً، إلا أن تكاليف الخسائر الناتجة عن التآكل التي يتم منعها تفوق بكثير تكلفة أقطاب الألمنيوم.

• تركيب وصيانة مبسطة: يمكن دمج أقطاب الألمنيوم واستعادتها بسهولة، مما يجعل من الممكن إدراجها في إجراءات الصيانة المستمرة.

تطبيق أقطاب النحاس والألمنيوم لتحسين كفاءة نظام MGPS إلى أعلى مستوى له.

لزيادة كفاءة نظام MGPS يمكن استخدام الأقطاب الموصوفة من النحاس والألمنيوم بشكل منهجي. بهذه الطريقة، يمكن تقييم كل من السفن والهياكل البحرية لتوفير حماية موثقة ضد التلوث البيولوجي والتآكل. مثل هذا النهج المتكامل ضروري لضمان أن تكون الأنظمة دائماً جاهزة للعمل ولا حاجة أو الحاجة قليلة للإصلاحات.

على سبيل المثال:

• حماية الهيكل: من خلال استخدام أقطاب النحاس للسطوح الخارجية للهيكل، لا يحدث ترسيب الكائنات الحية الضارة بسهولة، مما يؤدي إلى سلاسة السطح السفلي وتحسين كفاءة استهلاك الوقود.

• المكونات الحرجة: يتم وضع أقطاب الألمنيوم بمهارة بالقرب من المناطق الأكثر عرضة للتآكل مثل الدفعات وغيرها من المكونات المعدنية بحيث لا تتآكل هذه الأجزاء الحرجة.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يستمر تصميم وتوزيع هذه الأقطاب في التغيير بناءً على التغيرات في العوامل المحيطية لضمان فعاليتها المستمرة.

خاتمة

تم التأكد من أن الأداء وكفاءة التكلفة للهياكل البحرية بالنسبة لعمرها الافتراضي يمكن أن يكون مثاليًا من خلال اختيار أقطاب كهربائية مناسبة لنظام منع النمو البحري. تُعرف أقطاب Cu بقدرتها على منع النمو البحري عن طريق إطلاق أيونات النحاس، بينما توفر أقطاب Al الحماية الكهروكيميائية وتقليل التآكل. من خلال دمج هذه الأقطاب بشكل مناسب، يمكن تحقيق الوقاية الفعالة من كل من التلوث البيولوجي والتآكل بحيث تظل السفن والهياكل البحرية في حالة جيدة لفترة طويلة.

تشير الخطة المتبعة في تطبيق أقطاب Cu وAl في نظام MGPS إلى ضرورة النظر في مبادئ عملها وطرق استخدامها لدمجها. هذه التقنية لا تقتصر فقط على حماية الأصول البحرية، بل تحسن أيضًا طرق تنفيذ العمليات في صناعة الملاحة البحرية لتحقيق استغلال مستدام واقتصادي لصناعات الملاحة.