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Es ist offensichtlich, dass Marine Growth Prevention Systems (MGPS) verwendet werden, um die Leistung und Lebensdauer von Meeresstrukturen wie Schiffen und Offshore-Strukturen zu verbessern, die Biofouling verhindern. Biofouling bezeichnet das Wachstum von Meeresorganismen auf unter Wasser liegenden Oberflächen wie einem Schiffsrumpf und führt zu erhöhtem hydrodynamischen Widerstand und Korrosion. Ein gutes MGPS-Design verfügt über spezifische Anodentypen, die für verschiedene Anwendungen innerhalb des Systems verwendet werden. Hier werden die Hauptaufgaben von Kupfer- (Cu) und Aluminium- (Al) Anoden definiert und im Hinblick auf ihren Beitrag zur Optimierung von MGPS analysiert.
Hauptfunktionen von Cu/Al-Anoden
Cu-Anoden: Kupferionen als Wachstumsstopp im Meer
Kupferanoden wurden in der MGPS-Technologie schon immer häufig verwendet, vor allem aufgrund ihrer Fähigkeit, Meeresbewuchs zu verhindern. Bei der Aktivierung der Cu-Anode sind Kupferionen im Wasser vorhanden, das die Struktur im Meerwasser umgibt. Sie sind hochgradig tödlich für Meeresorganismen wie Algen, Seepocken und Muscheln, die auf den meisten Schiffen Biotreibstoff verursachen.
Die Freisetzung von Kupferionen schafft ungünstige Bedingungen für die Vermehrung solcher Mikroorganismen – das heißt, sie können keinen sicheren Halt finden und auf unter Wasser liegenden Oberflächen zu wachsen beginnen. Diese kontinuierliche Ionenfreisetzung trägt dazu bei, die Integrität der Schutzschicht vom Zeitpunkt der Anwendung an konstant aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus werden die Konzentrationen der Kupferionen präzise reguliert, um jegliche Umweltbedenken auszuräumen und gleichzeitig eine Anti-Biofouling-Leistung zu gewährleisten.
Zu den wichtigsten Vorteilen der Verwendung von Cu-Anoden gehören:
• Effektive Vorbeugung von Biofouling: Durch die Kupferverschmutzungskontrolle werden ständig Ionen freigesetzt, wodurch alle Meereslebewesen abgeschreckt werden und so für sauberere Schiffsrümpfe und Maschinen gesorgt wird.
• Reduzierte Wartungskosten: Die Umweltauswirkungen geringerer Biofouling-Raten bestehen in kürzeren Reinigungsvorgängen und damit geringeren Wartungskosten während der Lebensdauer des Schiffes.
• Verbesserte Kraftstoffeffizienz: Eine glattere Oberfläche des Schiffsrumpfs bedeutet weniger Luftwiderstand und damit eine höhere Gesamteffizienz und erschwinglichere Betriebskosten.
Al-Anoden: Verbesserung des elektrochemischen Schutzes in Meerwasser
Die Aluminiumanoden funktionieren anders, obwohl sie wichtige Komponenten von MGPS sind. Während Cu-Anoden auf die Impedanz der Anhaftung von Meeresorganismen wirken, bieten Al-Anoden einen starken Korrosionsschutz. In Meerwasser kann die Mischung verschiedener Metalle häufig zu galvanischer Korrosion führen, wobei die reaktivere Variante schneller erodiert. Al-Anoden funktionieren so, dass sie die Struktur korrodieren lassen, während die wichtigeren Teile des Schiffes oder einer Offshore-Struktur geschützt sind.
Wenn sie in das MGPS-System integriert sind, bilden Al-Anoden eine galvanische Verbindung mit dem geschützten Metall und liefern Elektronen, die die elektrochemischen Prozesse neutralisieren, die zur Korrosion führen. Diese Opfernatur ist die garantierte Auflösung von Al-Anoden anstelle der primären Metallstrukturen, die auf der Oberfläche vorhanden sind.
Zu den wichtigsten Vorteilen der Verwendung von Al-Anoden gehören:
• Verbesserter Korrosionsschutz: Bietet besseren kathodischen Schutz in Meerwasser, um die Lebensdauer des Behälters und aller darin enthaltenen Komponenten zu verlängern.
• Kostengünstige Lösung: Obwohl sich Aluminiumanoden mit der Zeit auf natürliche Weise auflösen und daher regelmäßig ausgetauscht werden müssen, überwiegen die dadurch verhinderten Korrosionsverluste die Kosten der Aluminiumanoden bei weitem.
• Vereinfachte Installation und Wartung: Al-Anoden können leicht eingebaut und entnommen werden, sodass ihre Einbindung in kontinuierliche Wartungsprozeduren möglich ist.
Die Anwendung von Cu- und Al-Anoden, um die Effizienz von MGPS auf ein optimales Niveau zu steigern
Um die Effizienz von MGPS zu erhöhen, können die bewerteten Anoden aus Cu und Al selektiv verwendet werden. Auf diese Weise können sowohl Schiffe als auch Offshore-Strukturen bewertet werden, um einen gezielten Schutz vor Biofouling und Korrosion zu bieten. Ein solcher synthetischer Ansatz ist entscheidend, um sicherzustellen, dass die Systeme immer betriebsbereit sind und wenig oder gar keine Reparaturen erforderlich sind.
Zum Beispiel:
• Rumpfschutz: Durch die Verwendung von Cu-Anoden für die Rumpfoberflächen kommt es nicht so leicht zur Ansiedlung von Biofouling-Organismen, was zu einer glatten Bodenbildung und einer verbesserten Kraftstoffeffizienz führt.
• Kritische Komponenten: Al-Anoden werden sorgfältig in der Nähe besonders anfälliger Bereiche wie Propellern und anderen Metallkomponenten platziert, damit diese wichtigsten Teile nicht korrodieren.
Darüber hinaus müssen Design und Anwendung dieser Anoden bei Änderungen der ozeanografischen Parameter ständig angepasst werden, um eine anhaltende Wirksamkeit zu gewährleisten.
Schlussfolgerung
Es wurde festgestellt, dass die Leistung und die Kosteneffizienz von Meeresstrukturen im Verhältnis zu ihrer Nutzungsdauer durch die Wahl geeigneter Anoden für das System zur Verhinderung von Meeresbewuchs optimiert werden können. Cu-Anoden sind für ihre Fähigkeit bekannt, Meeresbewuchs durch Auslaugen von Kupferionen zu verhindern, während Al-Anoden elektrochemischen Schutz und Korrosionsminderung bieten. Durch die geeignete Kombination dieser Anoden ist eine wirksame Verhinderung von Biofouling und Korrosion möglich, sodass Schiffe und Strukturen für längere Zeit in gutem Zustand bleiben.
Die geplante Verwendung von Cu- und Al-Anoden in MGPS zeigt, dass ihre Funktionsprinzipien berücksichtigt und Methoden zu ihrer Kombination verwendet werden müssen. Diese Technik bewahrt nicht nur die Meeresressourcen, sondern verbessert auch die Arbeitsweise der maritimen Industrie, wodurch eine nachhaltige und wirtschaftliche Nutzung der maritimen Industrie erreicht wird.