Mecanismos de degradación por corrosión de electrodos en la pulverización electrostática agrícola: un modelo de acoplamiento de múltiples parámetros
Autores: Li, Yufei; Zou, Anni; Hu, Jun; Liu, Changxi; Zhao, Shengxue; Li, Qingda; Zhang, Wei; Wang, Yafei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mecanismos de degradación por corrosión de electrodos en la pulverización electrostática agrícola: un modelo de acoplamiento de múltiples parámetros
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Tecnología de pulverización electrostática
área de cobertura de gotas
Selección de material del electrodo
Eficiencia de transferencia de carga
Resistencia a la corrosión
Carga de gotas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Como un método innovador de protección de plantas en la agricultura de precisión, la tecnología de pulverización electrostática puede aumentar el área de cobertura de las gotas en más del 30% en comparación con la pulverización convencional. Esta tecnología no solo logra una mayor densidad de deposición de gotas y cobertura, sino que también permite ahorrar agua y pesticidas al mismo tiempo que reduce la contaminación ambiental. Este estudio, que combina análisis teórico con validación experimental, revela el papel crítico de la selección del material del electrodo en los sistemas de pulverización electrostática basados en inducción. El análisis teórico indica que el nivel de Fermi y la función de trabajo de los materiales de electrodo determinan fundamentalmente la eficiencia de transferencia de carga, mientras que la resistencia a la corrosión emerge como un parámetro clave que afecta la durabilidad del sistema. Para dilucidar los efectos de diferentes materiales de electrodo en la carga de las gotas, se realizó un estudio comparativo sobre electrodos de níquel, cobre y latón en estados tanto prístinos como moderadamente corroídos, basándose en la clasificación estándar de corrosión, utilizando un dispositivo de medición de carga-masa basado en malla. Los resultados demostraron que el electrodo de níquel logró una relación pico de carga-masa de 1.92 mC/kg a 10 kV, lo que fue un 8.5% y un 11.6% más alto que el cobre (1.77 mC/kg) y el latón (1.72 mC/kg), respectivamente. Después de la corrosión, el níquel mostró la menor reducción en la relación carga-masa (19.2%), superando significativamente al cobre (40.2%) y al latón (21.6%). El análisis del tamaño de las gotas utilizando un analizador de partículas de pulverización Malvern Panalytical Spraytec (rango de medición: 0.1-2000 um) confirmó aún más las ventajas de atomización de los electrodos de níquel. El diámetro medio de volumen (Dv50) de las gotas producidas por níquel fue de 4.2-8 um y 6.8-12.3 um más pequeño que el de las gotas de los electrodos de cobre y latón, respectivamente. Después de la corrosión, el níquel mostró un menor aumento en la inhomogeneidad del espectro de tamaño de gotas (24.5%), que fue menor que el cobre (30.4%) y el latón (25.8%), lo que indica una mayor uniformidad de las gotas. Al establecer un modelo predictivo multifactorial para el tamaño de las gotas de pulverización después de la corrosión del electrodo, este estudio cuantifica la correlación entre las características del electrodo y las métricas de rendimiento de la pulverización. Proporciona una base teórica para diseñar sistemas de pulverización electrostática resistentes a la intemperie adecuados para escenarios de aplicación de pesticidas agrícolas que implican exposición prolongada a productos químicos corrosivos. Este trabajo ofrece un importante apoyo técnico para estrategias sostenibles de protección de cultivos.
Descripción
Como un método innovador de protección de plantas en la agricultura de precisión, la tecnología de pulverización electrostática puede aumentar el área de cobertura de las gotas en más del 30% en comparación con la pulverización convencional. Esta tecnología no solo logra una mayor densidad de deposición de gotas y cobertura, sino que también permite ahorrar agua y pesticidas al mismo tiempo que reduce la contaminación ambiental. Este estudio, que combina análisis teórico con validación experimental, revela el papel crítico de la selección del material del electrodo en los sistemas de pulverización electrostática basados en inducción. El análisis teórico indica que el nivel de Fermi y la función de trabajo de los materiales de electrodo determinan fundamentalmente la eficiencia de transferencia de carga, mientras que la resistencia a la corrosión emerge como un parámetro clave que afecta la durabilidad del sistema. Para dilucidar los efectos de diferentes materiales de electrodo en la carga de las gotas, se realizó un estudio comparativo sobre electrodos de níquel, cobre y latón en estados tanto prístinos como moderadamente corroídos, basándose en la clasificación estándar de corrosión, utilizando un dispositivo de medición de carga-masa basado en malla. Los resultados demostraron que el electrodo de níquel logró una relación pico de carga-masa de 1.92 mC/kg a 10 kV, lo que fue un 8.5% y un 11.6% más alto que el cobre (1.77 mC/kg) y el latón (1.72 mC/kg), respectivamente. Después de la corrosión, el níquel mostró la menor reducción en la relación carga-masa (19.2%), superando significativamente al cobre (40.2%) y al latón (21.6%). El análisis del tamaño de las gotas utilizando un analizador de partículas de pulverización Malvern Panalytical Spraytec (rango de medición: 0.1-2000 um) confirmó aún más las ventajas de atomización de los electrodos de níquel. El diámetro medio de volumen (Dv50) de las gotas producidas por níquel fue de 4.2-8 um y 6.8-12.3 um más pequeño que el de las gotas de los electrodos de cobre y latón, respectivamente. Después de la corrosión, el níquel mostró un menor aumento en la inhomogeneidad del espectro de tamaño de gotas (24.5%), que fue menor que el cobre (30.4%) y el latón (25.8%), lo que indica una mayor uniformidad de las gotas. Al establecer un modelo predictivo multifactorial para el tamaño de las gotas de pulverización después de la corrosión del electrodo, este estudio cuantifica la correlación entre las características del electrodo y las métricas de rendimiento de la pulverización. Proporciona una base teórica para diseñar sistemas de pulverización electrostática resistentes a la intemperie adecuados para escenarios de aplicación de pesticidas agrícolas que implican exposición prolongada a productos químicos corrosivos. Este trabajo ofrece un importante apoyo técnico para estrategias sostenibles de protección de cultivos.