इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग

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इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री घटना के तकनीकी अनुप्रयोगों से संबंधित रासायनिक इंजीनियरिंग की शाखा है, जैसे रसायनों के इलेक्ट्रोसिंथेसिस, इलेक्ट्रोविनिंग और धातुओं की रिफाइनिंग, प्रवाह बैटरी और ईंधन कोशिकाओं, इलेक्ट्रोडपोजिशन द्वारा सतह संशोधन, इलेक्ट्रोकेमिकल अलगाव और जंग।

IUPAC के अनुसार, 'इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग' शब्द औद्योगिक 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, microfluidics डिवाइस शामिल हैं। , microelectrode , सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स | सॉलिड-स्टेट डिवाइस, voltammetry और डिस्क इलेक्ट्रोड आदि।

अमेरिका में 6% से अधिक बिजली की खपत बड़े पैमाने पर विद्युत रासायनिक संचालन द्वारा की जाती है।[1]


स्कोप

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

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग व्यावहारिक सामग्रियों और प्रक्रियाओं के विकास के साथ इलेक्ट्रोड/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेज पर विषम इलेक्ट्रिक दूरी बदलना के अध्ययन को जोड़ती है। मौलिक विचारों में इलेक्ट्रोड सामग्री और रिडॉक्स प्रजातियों के कैनेटीक्स शामिल हैं। प्रौद्योगिकी के 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 शामिल है। और ऊर्जा दक्षता। औद्योगिक विकास के लिए और अधिक रिएक्टर और प्रक्रिया डिजाइन, निर्माण विधियों, परीक्षण और उत्पाद विकास की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग कुशल विद्युत रासायनिक रिएक्टरों को डिजाइन करने के लिए वर्तमान वितरण, द्रव गतिकी, द्रव्यमान स्थानांतरण और विद्युत प्रतिक्रियाओं के रासायनिक कैनेटीक्स पर विचार करता है।[2] समानांतर प्लेट इलेक्ट्रोड के साथ फिल्टर-प्रेस रिएक्टरों में या कम अक्सर, घूर्णन सिलेंडर इलेक्ट्रोड के साथ हिलाए गए टैंकों में अधिकांश विद्युत रासायनिक संचालन किए जाते हैं। ईंधन सेल और फ्लो बैटरी स्टैक फिल्टर-प्रेस रिएक्टर के प्रकार हैं। उनमें से ज्यादातर निरंतर संचालन हैं।

इतिहास

क्लोर-अल्कली प्लांट का सेल रूम सीए। 1920

इंजीनियरिंग की यह शाखा केमिकल इंजीनियरिंग से धीरे-धीरे उभरी क्योंकि 19वीं शताब्दी के मध्य में बिजली के स्रोत उपलब्ध हो गए थे। माइकल फैराडे ने 1833 में इलेक्ट्रोलिसिस के अपने फैराडे के नियमों का वर्णन किया, पहली बार विद्युत आवेश की मात्रा और परिवर्तित द्रव्यमान से संबंधित। 1886 में चार्ल्स मार्टिन हॉल ने पिघले हुए लवण में अपने अयस्क से एल्यूमीनियम की निकासी के लिए एक सस्ती विद्युत रासायनिक प्रक्रिया विकसित की, जिससे पहले सच्चे बड़े पैमाने पर विद्युत रासायनिक उद्योग का निर्माण हुआ। बाद में, हैमिल्टन कास्टनर ने एल्यूमीनियम निर्माण की प्रक्रिया में सुधार किया और क्लोरीन और कास्टिक सोडा के उत्पादन के लिए बड़ी पारा कोशिकाओं में नमकीन के इलेक्ट्रोलिसिस को तैयार किया, प्रभावी रूप से 1892 में कार्ल केल्नर के साथ क्लोर-क्षार उद्योग की स्थापना की। अगले वर्ष, पॉल एल हुलिन ने पेटेंट कराया। फ्रांस में फिल्टर-प्रेस टाइप इलेक्ट्रोकेमिकल सेल। चार्ल्स फ्रेडरिक बर्गेस ने लौह सीए की इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग विकसित की। 1904 और बाद में एक सफल बैटरी कंपनी चलाई। बर्गेस ने 1920 में इस क्षेत्र के पहले ग्रंथों में से एक को प्रकाशित किया। 20वीं शताब्दी के पहले तीन दशकों के दौरान, औद्योगिक इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री ने एक अनुभवजन्य दृष्टिकोण का पालन किया।[3]

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, रुचि ने विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मूल सिद्धांतों की ओर ध्यान केंद्रित किया। अन्य विकासों के बीच, क्षमता (1937) ने ऐसे अध्ययनों को सक्षम बनाया। 1962 में कार्ल वैगनर और वेनामिन लेविच के काम से एक महत्वपूर्ण प्रगति हुई, जिन्होंने कठोर गणितीय उपचार के माध्यम से इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया के बड़े पैमाने पर परिवहन नियंत्रण के साथ एक घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड की ओर बहने वाले इलेक्ट्रोलाइट के हाइड्रोडायनामिक्स को जोड़ा। उसी वर्ष, वैग्नर ने पहली बार द स्कोप ऑफ इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग को भौतिक-रासायनिक दृष्टिकोण से एक अलग अनुशासन के रूप में वर्णित किया।[4] 60 और 70 के दशक के दौरान चार्ल्स डब्ल्यू टोबियास, जिन्हें इलेक्ट्रोकेमिकल सोसायटी द्वारा इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग का जनक माना जाता है, प्रसार, प्रवास और संवहन द्वारा आयनिक परिवहन, संभावित और वर्तमान वितरण समस्याओं के सटीक समाधान, विषम मीडिया में चालन से संबंधित थे। झरझरा इलेक्ट्रोड में प्रक्रियाओं का मात्रात्मक विवरण। साथ ही 60 के दशक में, जॉन न्यूमैन (वैज्ञानिक) ने कई भौतिक-रासायनिक कानूनों के अध्ययन का बीड़ा उठाया, जो विद्युत रासायनिक प्रणालियों को नियंत्रित करते हैं, यह प्रदर्शित करते हुए कि बैटरी, ईंधन कोशिकाओं, इलेक्ट्रोलाइज़र और संबंधित तकनीकों से जुड़ी समस्याओं को सही ढंग से तैयार करने और हल करने के लिए जटिल विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का गणितीय विश्लेषण कैसे किया जा सकता है। . स्विट्ज़रलैंड में, नॉर्बर्ट इबल ने बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और इलेक्ट्रोलिसिस में संभावित वितरण के प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययन के साथ योगदान दिया, विशेष रूप से झरझरा इलेक्ट्रोड पर। फुमियो हाइन ने जापान में समकक्ष विकास किए। कुह्न, क्रेसा, रौसर, फ्लेशमैन, अल्किरे, कोएरेट, फ्लेचर और वॉल्श सहित कई व्यक्तियों ने कई अन्य प्रशिक्षण केंद्रों की स्थापना की और अपने सहयोगियों के साथ अध्ययन के महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक तरीके विकसित किए। वर्तमान में, इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के मुख्य कार्यों में रसायनों के उत्पादन, धातु की वसूली, उपचारात्मक और परिशोधन प्रौद्योगिकियों के साथ-साथ ईंधन कोशिकाओं, प्रवाह बैटरी और औद्योगिक विद्युत रासायनिक रिएक्टरों के डिजाइन के लिए कुशल, सुरक्षित और टिकाऊ प्रौद्योगिकियों का विकास शामिल है।

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


अनुप्रयोग

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग औद्योगिक जल इलेक्ट्रोलीज़पानी इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोसिंथेसिस, ELECTROPLATING , ईंधन कोशिकाओं, प्रवाह बैटरी में लागू होती है।[8] औद्योगिक बहिस्रावों का विसंदूषण, इलेक्ट्रोरिफाइनिंग, इलेक्ट्रोविनिंग आदि। इलेक्ट्रोलिसिस आधारित प्रक्रिया का मुख्य उदाहरण कास्टिक सोडा और क्लोरीन के उत्पादन के लिए क्लोराल्कली प्रक्रिया है। इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित अन्य अकार्बनिक रसायनों में शामिल हैं:

कन्वेंशन

इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के लिए स्थापित प्रदर्शन मानदंड, परिभाषाएँ और नामकरण Kreysa et al में पाए जा सकते हैं।[9] और एक IUPAC 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. ↑ 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.
  6. ↑ 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.
  7. ↑ 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.
  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.


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बाहरी संबंध

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