Bipolar electrochemistry
द्विध्रुवीय विद्युत रसायन विद्युत रसायन विज्ञान में एक घटना है जो विद्युत क्षेत्रों में संचालित वस्तुओं के ध्रुवीकरण पर आधारित है। वास्तव में, यह ध्रुवीकरण सब्सट्रेट के दो छोरों के बीच एक संभावित अंतर उत्पन्न करता है जो विद्युत क्षेत्र मूल्य को वस्तु के आकार से गुणा करने के बराबर है। यदि यह संभावित अंतर पर्याप्त महत्वपूर्ण है, तो वस्तु के छोरों पर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं उत्पन्न की जा सकती हैं, ऑक्सीकरण एक छोर पर एक साथ दूसरे छोर पर कमी के साथ होगा। पी. एच. सूचक घोल वाली एक वजन वाली नाव में प्लैटिनम तार से युक्त एक सरल प्रयोगात्मक व्यवस्था में, दो इलेक्ट्रोडों में 30 वी. वोल्टेज तार के एक छोर (कैथोड) पर पानी की कमी और पी. एच. वृद्धि (ओ. एच.-गठन) और एनोडिक छोर पर पानी के ऑक्सीकरण और पी. एच. में कमी का कारण बनेगा। द्विध्रुवीय इलेक्ट्रोड के ध्रुव भी लागू विद्युत क्षेत्र के साथ खुद को संरेखित करते हैं। जब एक विद्युत प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड को सीधे कनेक्शन के बिना, एक ही इलेक्ट्रोलाइट में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में एक एनोड और कैथोड के बीच पर्याप्त वोल्टेज के साथ रखा जाता है, तो इलेक्ट्रोड दोनों चरम सीमाओं पर एक साथ कैथोडिक और एनोडिक प्रतिक्रिया का अनुभव करेगा। इसका मतलब है, प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड एक द्विध्रुवीय इलेक्ट्रोड (बी. पी. ई.) बन जाएगा; एक आयनिक रूप से प्रवाहकीय इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क में एक विद्युत प्रवाहकीय सामग्री जिसमें बिजली की आपूर्ति के साथ कोई सीधा इलेक्ट्रॉनिक कनेक्शन नहीं है, जो अपने दोनों सिरों (ध्रुवों) पर विद्युत रासायनिक (कमी और ऑक्सीकरण) प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है; जिसका अर्थ है कि यह एक ही समय में एक कैथोड और एनोड है। यह निम्नलिखित के कारण होता हैः मामला (ए) विद्युत प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड (वी. एम.) और इलेक्ट्रोलाइट (वी. एस.) के बीच संभावित अंतर (η) एक संभावित प्रवणता का कारण बनता है जो बाद में बी. पी. ई.-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेस में वितरित किया जाता है, जिसमें एक चरम में उच्चतम क्षमता (एनोड + η) होती है और दूसरे चरम में सबसे कम क्षमता (कैथोड-η) होती है। इलेक्ट्रोलाइट क्षमता (वी. एस.) ढाल/बूंद की तुलना में; बी. पी. ई. ध्रुवों के बीच इलेक्ट्रोड क्षमता (वी. एम.) नहीं बदलता है, यह इलेक्ट्रोड की उच्च चालकता के कारण है जो अधिकांश इस्पात मिश्र धातुओं के लिए 106 एस./एम. से अधिक है, जबकि आयनित पानी के लिए 5,5 एम. एस./एम. और समुद्री पानी के लिए 5 एस./एम. की सीमा में समाधान चालकता की तुलना में। केस (बी) बी. पी. ई. में बहने वाली धारा क्योंकि यह इलेक्ट्रोलाइट की तुलना में कम प्रतिरोधी धारा मार्ग प्रदान करती है। जैसा कि चित्र में दिखाया गया है; एनोड से वर्तमान प्रवेश करने वाले पक्ष (डी/ब्लू) के परिणामस्वरूप, पक्ष डी कैथोडिक रूप से ध्रुवीकृत होगा (क्षमता अधिक नकारात्मक हो जाएगी)। दूसरी ओर, जिस तरफ (बी/लाल) धारा निकल रही है, वह आनोडिक रूप से ध्रुवीकृत होगी (क्षमता अधिक सकारात्मक हो जाएगी) और क्षरण करेगी। यह ध्रुवीकरण के कारण होता है जो वर्तमान दिशा के विपरीत होता है। इस सिद्धांत को सभी क्लासिक और हाल की कैथोडिक संरक्षण पुस्तकों, और एन. ए. सी. ई. प्रकाशनों और मानकों में लगभग स्वीकार किया गया है, जो पाइपलाइनों और विभिन्न संरचनाओं के बीच डी. सी. हस्तक्षेप के कारण होने वाले जंग और कोटिंग डिसबॉन्डमेंट की व्याख्या के रूप में है। कैथोडिक रूप से संरक्षित या असुरक्षित संरचनाएँ, रेलवे और एचवीडीसी)। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह अत्यधिक प्रतिरोधी, विषम वातावरण में बड़े पैमाने पर संरचनाओं के लिए अधिक उपयुक्त है जहां समाधान क्षमता (वीएस) कम महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और प्रतिक्रियाएं मुख्य रूप से केवल ध्रुवों पर केंद्रित होती हैं (जहां धारा प्रवेश करती है और निकलती है)। केस (सी) बी. पी. ई. के प्रत्येक ध्रुव पर संभावित अंतर (जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए पर्याप्त हो भी सकता है और नहीं भी)। ध्यान दें कि समाधान क्षमता सीधे बिजली स्रोत द्वारा नियंत्रित नहीं होती है (जैसे। पोटेंशियोस्टेट) क्योंकि यह समाधान संरचना पर भी निर्भर करता है। इसलिए, विलयन में प्रजातियों को कम करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के लिए, कार्यशील इलेक्ट्रोड की क्षमता को विलयन में एक विद्युत सक्रिय अणु की तुलना में अधिक नकारात्मक मान पर सेट करने की आवश्यकता होती है, और फिर-गतिविज्ञान के आधार पर-इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित हो सकते हैं। इसी तरह, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं होती हैं। इसके अलावा, ओम के नियम के अनुसार, विद्युत क्षेत्र और विलयन क्षमता (वी. एस.) बढ़ती विलयन प्रतिरोधकता और बाहरी परिपथ पर लागू धारा के साथ बढ़ेगी। उपयोग द्विध्रुवीय विद्युत रसायन की घटना 1970 के दशक से जानी जाती है और इसका उपयोग उद्योग में कुछ इलेक्ट्रोलाइटिक रिएक्टरों में किया जाता है। इस अवधारणा के लिए वैज्ञानिक समुदाय की रुचि बहुत बढ़ गई है क्योंकि मार्टिन फ्लेशमैन और सहकर्मियों ने प्रदर्शित किया कि माइक्रोमीटर के आकार के द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड का उपयोग करके पानी का विभाजन संभव था। हाल ही में, असममित सूक्ष्म और नैनो-संरचनाओं के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान सामग्री विज्ञान, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और सूक्ष्म-वस्तु प्रणोदन के संश्लेषण जैसे क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग विकसित किए गए हैं। संदर्भ इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री