Electrochemical engineering
इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग रासायनिक इंजीनियरिंग की शाखा है जो इलेक्ट्रोकेमिकल घटनाओं के तकनीकी अनुप्रयोगों से संबंधित है, जैसे कि रसायनों का इलेक्ट्रोसिंथेसिस, धातुओं का इलेक्ट्रोनिंग और रिफाइनिंग, फ्लो बैटरी और ईंधन कोशिकाएं, इलेक्ट्रोडिपोजिशन द्वारा सतह संशोधन, इलेक्ट्रोकेमिकल पृथक्करण और जंग। आई. यू. पी. ए. सी. के अनुसार, इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग शब्द औद्योगिक या ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोगों के लिए बिजली-गहन प्रक्रियाओं के लिए आरक्षित है और इसे लागू इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जिसमें छोटी बैटरी, एम्पेरोमेट्रिक सेंसर, माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस, माइक्रोइलेक्ट्रोड, सॉलिड-स्टेट डिवाइस, डिस्क इलेक्ट्रोड पर वोल्टैमेट्री आदि शामिल हैं। 6 प्रतिशत से अधिक बिजली की खपत अमेरिका में बड़े पैमाने पर विद्युत रासायनिक संचालन द्वारा की जाती है। स्कोप इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग व्यावहारिक सामग्री और प्रक्रियाओं के विकास के साथ इलेक्ट्रोड/इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेज़ पर विषम आवेश हस्तांतरण के अध्ययन को जोड़ती है। मौलिक विचारों में इलेक्ट्रोड सामग्री और रेडॉक्स प्रजातियों के कैनेटीक्स शामिल हैं। प्रौद्योगिकी के विकास में विद्युत रासायनिक रिएक्टरों, उनकी क्षमता और वर्तमान वितरण, बड़े पैमाने पर परिवहन स्थितियों, हाइड्रोडायनामिक्स, ज्यामिति और घटकों के साथ-साथ प्रतिक्रिया उपज, रूपांतरण दक्षता और ऊर्जा दक्षता के संदर्भ में इसके समग्र प्रदर्शन की मात्रा का अध्ययन शामिल है। औद्योगिक विकास के लिए आगे रिएक्टर और प्रक्रिया डिजाइन, निर्माण विधियों, परीक्षण और उत्पाद विकास की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग कुशल इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टरों को डिजाइन करने के लिए वर्तमान वितरण, द्रव प्रवाह, द्रव्यमान हस्तांतरण और विद्युत प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स पर विचार करती है। अधिकांश विद्युत रासायनिक संचालन समानांतर प्लेट इलेक्ट्रोड के साथ फिल्टर-प्रेस रिएक्टरों में या कम बार, घूर्णन सिलेंडर इलेक्ट्रोड के साथ हिलाये गए टैंकों में किए जाते हैं। फ्यूल सेल और फ्लो बैटरी स्टैक फिल्टर-प्रेस रिएक्टरों के प्रकार हैं। इनमें से अधिकांश निरंतर संचालन हैं। इंजीनियरिंग की यह शाखा धीरे-धीरे रासायनिक इंजीनियरिंग से उभरी क्योंकि 19वीं शताब्दी के मध्य में विद्युत ऊर्जा स्रोत उपलब्ध हुए। माइकल फैराडे ने 1833 में विद्युत अपघटन के अपने नियमों का वर्णन किया, जो पहली बार विद्युत आवेश और परिवर्तित द्रव्यमान की मात्रा से संबंधित थे। 1886 में चार्ल्स मार्टिन हॉल ने पिघले हुए लवणों में अपने अयस्क से एल्यूमीनियम निकालने के लिए एक सस्ती विद्युत रासायनिक प्रक्रिया विकसित की, जो पहले सच्चे बड़े पैमाने पर विद्युत रासायनिक उद्योग का गठन करती है। बाद में, हैमिल्टन कास्टनर ने एल्यूमीनियम निर्माण प्रक्रिया में सुधार किया और क्लोरीन और कास्टिक सोडा के उत्पादन के लिए बड़ी पारा कोशिकाओं में लवण के विद्युत अपघटन को तैयार किया, प्रभावी रूप से 1892 में कार्ल केलनर के साथ क्लोर-क्षार उद्योग की स्थापना की। अगले वर्ष, पॉल एल. हुलिन ने फ्रांस में फिल्टर-प्रेस प्रकार की विद्युत रासायनिक कोशिकाओं का पेटेंट कराया। चार्ल्स फ्रेडरिक बर्गेस ने लोहे का इलेक्ट्रोलाइटिक शोधन विकसित किया। 1904 में और बाद में एक सफल बैटरी कंपनी चलाई। बर्गेस ने 1920 में इस क्षेत्र में पहले ग्रंथों में से एक प्रकाशित किया। 20वीं शताब्दी के पहले तीन दशकों के दौरान औद्योगिक विद्युत रसायन ने एक अनुभवजन्य दृष्टिकोण का पालन किया। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, रुचि विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के आधार पर केंद्रित थी। अन्य विकासों के बीच, पोटेंशियोस्टेट (1937) ने इस तरह के अध्ययनों को सक्षम बनाया। 1962 में कार्ल वैगनर और वेनिअमिन लेविच के काम ने एक महत्वपूर्ण प्रगति प्रदान की, जिन्होंने एक कठोर गणितीय उपचार के माध्यम से विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के द्रव्यमान परिवहन नियंत्रण के साथ एक घूर्णन डिस्क इलेक्ट्रोड की ओर बहने वाले इलेक्ट्रोलाइट के हाइड्रोडायनामिक्स को जोड़ा। उसी वर्ष, वैगनर ने पहली बार भौतिक रासायनिक दृष्टिकोण से एक अलग विषय के रूप में "द स्कोप ऑफ इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग" का वर्णन किया। 60 और 70 के दशक के दौरान चार्ल्स डब्ल्यू. टोबियास, जिन्हें इलेक्ट्रोकेमिकल सोसाइटी द्वारा "इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के पिता" के रूप में माना जाता है, प्रसार, प्रवास और संवहन द्वारा आयनिक परिवहन, संभावित और वर्तमान वितरण समस्याओं के सटीक समाधान, विषम मीडिया में चालकता, झरझरा इलेक्ट्रोड में प्रक्रियाओं का मात्रात्मक विवरण से संबंधित थे। इसके अलावा 60 के दशक में, जॉन न्यूमैन ने विद्युत रासायनिक प्रणालियों को नियंत्रित करने वाले कई भौतिक रासायनिक नियमों के अध्ययन का बीड़ा उठाया, यह प्रदर्शित करते हुए कि बैटरी, ईंधन कोशिकाओं, इलेक्ट्रोलाइज़र और संबंधित प्रौद्योगिकियों से जुड़ी समस्याओं को सही ढंग से तैयार करने और हल करने के लिए कैसे जटिल विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं का गणितीय रूप से विश्लेषण किया जा सकता है। स्विट्जरलैंड में, नॉर्बर्ट इब्ल ने द्रव्यमान हस्तांतरण और इलेक्ट्रोलिसिस में संभावित वितरण के प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययन में योगदान दिया, विशेष रूप से झरझरा इलेक्ट्रोड पर। फुमियो हाइन ने जापान में समान विकास किया। इसके अलावा, कुह्न, क्रेयसा, रौसर, फ्लेशमैन, अल्किरे, कोयुरेट, प्लेचर और वाल्श सहित कई व्यक्तियों ने कई अन्य प्रशिक्षण केंद्रों की स्थापना की और अपने सहयोगियों के साथ अध्ययन के महत्वपूर्ण प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक तरीकों का विकास किया। वर्तमान में, विद्युत रासायनिक अभियांत्रिकी के मुख्य कार्यों में रसायनों के उत्पादन, धातु पुनर्प्राप्ति, उपचार और कीटाणुशोधन 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। इलेक्ट्रोकैमिकल इंजीनियरिंग के इतिहास को वेंड्ट, लैपिक और स्टेनकोविक द्वारा संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है। अनुप्रयोग इलेक्ट्रोकैमिकल इंजीनियरिंग को औद्योगिक जल इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोलिसिस, इलेक्ट्रोसिंथेसिस, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, फ्यूल सेल, फ्लो बैटरी, औद्योगिक अपशिष्टों के कीटाणुशोधन, इलेक्ट्रो रिफाइनिंग, इलेक्ट्रोइनिंग आदि में लागू किया जाता है। विद्युत अपघटन-आधारित प्रक्रिया का प्राथमिक उदाहरण कास्टिक सोडा और क्लोरीन उत्पादन के लिए क्लोरालकली प्रक्रिया है। इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित अन्य अकार्बनिक रसायनों में शामिल हैंः अमोनियम पर्सल्फेट क्लोरीन इलेक्ट्रोइनिंग फ्लोरिन हाइड्रोजन पेरोक्साइड मैंगनीज डाइऑक्साइड ओजोन पोटेशियम डाइक्रोमेट पोटेशियम परमैंगनेट सोडियम क्लोरेट सोडियम हाइपोक्लोराइट सोडियम पर्सल्फेट सिल्वर नाइट्रेट व्हाइट लेड (बेसिक लेड कार्बोनेट) कन्वेंशन इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग के लिए स्थापित प्रदर्शन मानदंड, परिभाषाएं और नामकरण क्रेसा एट अल में पाए जा सकते हैं। और एक आई. यू. पी. ए. सी रिपोर्ट। पुरस्कार कास्टनर पदक कार्ल वैगनर पदक विट्टोरियो डी नोरा पुरस्कार क्लोरालकली प्रक्रिया इलेक्ट्रोकेमिकल सेल इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा रूपांतरण इलेक्ट्रोडायोनाइजेशन इलेक्ट्रोडायलिसिस इलेक्ट्रोफिल्ट्रेशन फ्लो बैटरी ईंधन सेल गैल्वेनिक सेल आइसोटोप इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री मैग्नेटोइलेक्ट्रोकैमिस्ट्री फोटोइलेक्ट्रोकैमिस्ट्री संदर्भ ग्रंथ सूची टी. एफ. फुलर, जॉन एन. हार्ब, इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग, जॉन विली एंड संस, 2018। एच. राइट (एड। ), इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंगः इमर्जिंग टेक्नोलॉजीज एंड एप्लीकेशन, विलफोर्ड प्रेस, 2016। डी. स्टोल्टन, बी. इमोंट्स, फ्यूल सेल साइंस एंड इंजीनियरिंगः मैटेरियल्स, प्रोसेस, सिस्टम्स एंड टेक्नोलॉजी, जॉन विली एंड संस, 2012। डी. डी. मैकडोनाल्ड, पी. स्मुकी (संस्करण। ), इलेक्ट्रोकेमिकल इंजीनियरिंग, एनसाइक्लोपीडिया ऑफ इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री, वॉल्यूम। 5, विली-वी. सी. एच., 2007। जे. न्यूमैन, के. ई. थॉमस-एलिया, इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम्स, तीसरा संस्करण, जॉन विली एंड संस, होबोकेन एनजे, 2004। (पहला संस्करण। 1973)। वी. एम. श्मिट, एलेक्ट्रोकेमिशे वर्फाहरेनस्टेचनिक, विली-वी. सी. एच., 2003। एच. पुटर, इंडस्ट्रियल 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इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री केमिकल इंजीनियरिंग केमिकल प्रोसेस हाइड्रोजन उत्पादन औद्योगिक प्रक्रिया औद्योगिक गैसें