इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग: Difference between revisions

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[[केमिकल इंजीनियरिंग|इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग]] रासायनिक [[इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री]] की शाखा है जो विद्युतयंत्रीय घटनाओं जैसे रासायनिक उत्पादों के [[इलेक्ट्रोसिंथेसिस]],धातुओं के [[इलेक्ट्रोविनिंग]] और शोधन, [[प्रवाह बैटरी]] और फ्यूल सेल, इलेक्ट्रोडिपोजिशन  के माध्यम से सतह संशोधन, इलेक्ट्रोकेमिकल विभाजन और [[जंग]] तकनीकी अनुप्रयोगों से संबंधित होती है।
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Latest revision as of 13:14, 26 October 2023

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग रासायनिक इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की शाखा है जो विद्युतयंत्रीय घटनाओं जैसे रासायनिक उत्पादों के इलेक्ट्रोसिंथेसिस,धातुओं के इलेक्ट्रोविनिंग और शोधन, प्रवाह बैटरी और फ्यूल सेल, इलेक्ट्रोडिपोजिशन के माध्यम से सतह संशोधन, इलेक्ट्रोकेमिकल विभाजन और जंग तकनीकी अनुप्रयोगों से संबंधित होती है।

आईयूपीएसी के अनुसार, 'इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग' का शब्द उद्योग या ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए बिजली-गहन प्रक्रियाओं के लिए आरक्षित है, और इसे 'एप्लाइड इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री' के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जिसमें छोटी बैटरी, एम्परोमेट्री सेंसर, माइक्रोफ्लूइडिक्स डिवाइस, माइक्रोइलेक्ट्रोड, सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स सॉलिड-स्टेट डिवाइस, वोल्टामेट्री और डिस्क इलेक्ट्रोड आदि सम्मलित हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में बड़े पैमाने के इलेक्ट्रोकेमिकल ऑपरेशनों द्वारा उपयोग किए जाने वाली विद्युत की मात्रा 6% से भी अधिक है।[1]


स्कोप

यह आरेख इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग और अन्य विषयों के बीच के संबंध को दर्शाता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग विद्युत धारित परतों/वैद्युत विलय इंटरफेस पर असमान प्रतिस्थापन का अध्ययन व साथ ही व्यावहारिक सामग्री और प्रक्रियाओं के विकास का संयोजन करती है। मौलिक विचारों में इलेक्ट्रोड सामग्री और ऑक्सीकरण अवक्सीकरण पदार्थों की द्रव्यमान विक्रिया भी सम्मलित होती है। प्रौद्योगिकी विकास में इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टरों, उनकी विद्युत क्षमता और विद्युत प्रवाह वितरण, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की स्थिति, जल-गत्यात्मकता , ज्यामिति और घटकों के साथ-साथ उपज (रसायन विज्ञान), रूपांतरण दक्षता के संदर्भ में इसके समग्र प्रदर्शन की मात्रा का अध्ययन सम्मलित होता है। औद्योगिक विकास के लिए, रिएक्टर और प्रक्रिया डिजाइन, निर्माण विधियां, परीक्षण और उत्पाद विकास आवश्यक होते हैं।

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग, प्रभावी इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर का डिजाइन करने के लिए वर्तमान विद्युत वितरण, फ्लूइड फ्लो, मास ट्रांसफर और इलेक्ट्रो रिएक्शन की द्रव्यमानता को ध्यान में रखती है।[2]

अधिकांश इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यों को पैरलेल प्लेट इलेक्ट्रोड के साथ फ़िल्टर-प्रेस रिएक्टर में या कम स्थिति में घुमाव दार सिलेंडर इलेक्ट्रोड के साथ हल्के स्टिर किए गए टैंकों में किया जाता है। ईंधन सेल और फ्लो बैटरी स्टैक फ़िल्टर-प्रेस रिएक्टर के प्रकार होते हैं। उनमें से अधिकतर निरंतर कार्य होते हैं।

इतिहास

क्लोर-अल्कली प्लांट का सेल रूम सीए। 1920

यह इंजीनियरिंग की शाख रासायनिक इंजीनियरिंग से धीरे-धीरे उत्पन्न हुई जब मध्य 19वीं सदी में विद्युत ऊर्जा स्रोत उपलब्ध हो गए। माइकल फैराडे ने 1833 में अपने विद्युत्क्रिया के कानूनों का वर्णन किया, जो पहली बार विद्युत आवेश और परिवर्तित द्रव्यमान के बीच संबंध स्थापित करता है। 1886 में चार्ल्स मार्टिन हॉल ने मोल्टन सॉल्ट में एल्युमीनियम के उत्खनन के लिए एक सस्ती इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया विकसित की, जो पहली सच्ची बड़ी-स्केल इलेक्ट्रोकेमिकल उद्योग की शुरुआत थी। बाद में, हैमिल्टन कैस्टनर ने एल्युमिनियम उत्पादन की प्रक्रिया को सुधारा और बड़े मर्कुरी सेलों में ब्राइन के इलेक्ट्रोलाइसिस को विकसित किया था जिससे रसायन उद्योग में क्लोरीन और कास्टिक सोडा का उत्पादन किया जाता है, जिससे वह कारगर रूप से क्लोर-अल्कली उद्योग की शुरुआत करता है,उन्होंने 1892 में कार्ल केलनर के साथ क्लोर-एल्कलाई उद्योग की नींव रखी।अगले साल, 1903 में, पॉल एल. हुलिन ने फ़्रांस में फ़िल्टर-प्रेस प्रकार की इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के लिए पेटेंट दर्ज कराया। चार्ल्स फ्रेडरिक बर्गेस ने लोहे के इलेक्ट्रोलिटिक रिफाइनिंग का विकास किया था, सन् 1904 तक,और बाद में एक सफल बैटरी कंपनी चलाई। बर्जेस ने 1920 में क्षेत्र पर एक निबंध प्रकाशित किया जो इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के लिए पहली पुस्तकों में से एक था। 20वीं सदी के पहले तीन दशकों में, औद्योगिक इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री एक अनुभवशील दृष्टिकोण का अनुसरण किया।[3]

दूसरे विश्व युद्ध के बाद, इलेक्ट्रोकेमिकल अभियांत्रिकी की रुझानों का ध्यान विद्वानों ने इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के मूल तत्वों की ओर बढ़ा। अन्य उन्नतियों के बीच, पोटेंशिओस्टैट (1937) ऐसी अध्ययनों की संभवनाओं को सक्षम करती थी। 1962 में कार्ल वैगनर और वेनामिन लेविच ने एक बहुत समझदार गणितीय उपचार के माध्यम से एक घुमती डिस्क इलेक्ट्रोड के साथ एक बहते हुए इलेक्ट्रोलाइट के हाइड्रोडाइनेमिक्स को इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया के मास ट्रांसपोर्ट नियंत्रण से जोड़ा। उसी साल, वागनर ने फिजिकोकेमिकल दृष्टिकोण से पहली बार "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग की दृष्टि" का वर्णन किया।[4] 1960 और 1970 के दशक में, इलेक्ट्रोकेमिकल संघ के द्वारा "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के पिता" के रूप में माने जाने वाले चार्ल्स डब्ल्यू. टोबियास, विसंगतियों, प्रवासन और संवहन द्वारा आईओनिक परिवहन, धातु के लिए सटीक हल, असमान प्रदेशों में विद्युतचालितता, अतिरिक्त मात्रिक विवरण में प्रक्रियाओं का मात्रात्मक विवरण से संबंधित थे। वैटनमैन के बाद जॉन न्यूमैन (वैज्ञानिक) ने बैटरियों, फ्यूल सेल, इलेक्ट्रोलाइजर और संबंधित प्रौद्योगिकियों से जुड़ी जटिल इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं के नियमों का अध्ययन किया और सही ढंग से समस्याओं को सूचीबद्ध और हल करने के लिए गणितीय रूप से विश्लेषण करने का मार्ग प्रदर्शित किया। स्विट्जरलैंड में, नोर्बर्ट इब्ल ने विद्युतचालितता और विधुत प्रसार में जांचों के वैश्विक विकास में सहायता की। फुमियो हाइन ने जापान में इसी तरह के विकास किए थे। कुछ व्यक्तियों में कुहन, क्रेयसा, रोशार, फ्लेशमन, अल्काइर, कोएरेट, प्लेचर और वाल्श ने कई अन्य प्रशिक्षण केंद्र स्थापित किए और उनके सहयोगियों के साथ अधिग्रहणीय प्रयोगशालात्मक और थैर्मोडायनामिक अध्ययन के महत्वपूर्ण विधियों का विकास किया। वर्तमान में, इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के मुख्य कार्य रसायनों के उत्पादन, धातु वापसी, उपचार और दूषण हटाने के लिए कुशल, सुरक्षित और विकासशील तकनीकों का विकास करने के साथ-साथ ईंधन सेल, फ्लो बैटरी और औद्योगिक इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर के डिजाइन में है।

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के इतिहास को वेंड्ट लैपिक,[5] और स्टैंकोविक।[6] के माध्यम से संक्षेपित किया गया है,[7]


अनुप्रयोग

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग औद्योगिक जल इलेक्ट्रोलिसिस इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोसिंथेसिस, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, ईंधन कोशिकाओं, प्रवाह बैटरीऔद्योगिक विषैले उत्पादों की निष्कासन तथा शुद्धीकरण तकनीकों के लिए लागू किया जाता है।[8] इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित उत्पाद बनाने का मुख्य उदाहरण क्लोराल्कली प्रक्रिया है, जिसमें कास्टिक सोडा और क्लोरीन उत्पादित होते हैं। इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पन्न अन्य अविष्कृत रसायनों में सम्मलित हैं।

कन्वेंशन

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के लिए स्थापित प्रदर्शन मानदंड, परिभाषाएँ और नामकरणक्रेसा एवं सहयोगी में पाए जा सकते हैं।[9] और एक आईयूपीएसी रिपोर्ट।[10]


पुरस्कार

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Bebelis, S.; Bouzek, K.; Cornell, A.; Ferreira, M.G.S.; Kelsall, G.H.; Lapicque, F.; Ponce de León, C.; Rodrigo, M.A.; Walsh, F.C. (October 2013). "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के विकास के दौरान हाइलाइट्स". Chemical Engineering Research and Design. 91 (10): 1998–2020. doi:10.1016/j.cherd.2013.08.029.
  2. ↑ Newman, John (1968). "विद्युत रासायनिक प्रणालियों का इंजीनियरिंग डिजाइन". Industrial & Engineering Chemistry. 60 (4): 12–27. doi:10.1021/ie50700a005.
  3. ↑ "List of Electrochemistry Books Published Before 1950". The Electrochemical Society.
  4. ↑ Wagner, C. (1962). "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग का दायरा". Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering. 2: 1–14.
  5. ↑ Lapicque, F. (2004). "Electrochemical Engineering: An Overview of its Contributions and Promising Features". Chemical Engineering Research and Design. 82 (12): 1571–1574. doi:10.1205/cerd.82.12.1571.58046.
  6. ↑ Stankovic, V. (2012). "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग - इसका स्वरूप, विकास और वर्तमान स्थिति। एक वर्षगांठ के करीब।". Journal of Electrochemical Science and Engineering. 2: 1–14. doi:10.5599/jese.2012.0011.
  7. ↑ Wendt, H.; Kreysa, G. (1999). "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग का दायरा और इतिहास". Electrochemical Engineering: 1–7. doi:10.1007/978-3-662-03851-2_1. ISBN 978-3-642-08406-5.
  8. ↑ Arenas, L.F.; Ponce de León, C.; Walsh, F.C. (June 2017). "ऊर्जा भंडारण के लिए मॉड्यूलर रेडॉक्स प्रवाह बैटरी के डिजाइन, निर्माण और प्रदर्शन के इंजीनियरिंग पहलू" (PDF). Journal of Energy Storage. 11: 119–153. doi:10.1016/j.est.2017.02.007.
  9. ↑ Kreysa, G. (1985). "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग में प्रदर्शन मानदंड और नामकरण". Journal of Applied Electrochemistry. 15 (2): 175–179. doi:10.1007/BF00620931. S2CID 106022706.
  10. ↑ Gritzner, G.; Kreysa, G. "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग में नामकरण, प्रतीक और परिभाषाएँ". Pure and Applied Chemistry. 65 (5): 1009–1020. doi:10.1351/pac199365051009.


ग्रन्थसूची

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बाहरी संबंध

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