इलेक्ट्रोकालिटिक रिएक्शन तकनीक इन ऊर्जा रूपांतरण और पर्यावरण शुद्धि मार्गों को चलाने वाले प्रमुख तरीकों में से एक है।
हाल के वर्षों में, समाज के विकास और मानव जाति की प्रगति के साथ, तेजी से गंभीर ऊर्जा और पर्यावरणीय समस्याएं दुनिया भर में एक समस्या बन गई हैं, जिन्हें तत्काल हल करने की आवश्यकता है। लोग नए ऊर्जा स्रोतों और पर्यावरण के दीर्घकालिक शोधन विधियों के प्रभावी उपयोग के लिए प्रतिबद्ध हैं। ऊर्जा रूपांतरण और पर्यावरण शुद्धि को बढ़ावा देने के लिए वर्तमान प्रभावी अनुसंधान विधियों में कई दिशाएं शामिल हैं, जैसे कि ईंधन सेल विकास, हाइड्रोजन उत्पादन, CO2 संसाधन, निकास गैस का कार्बनिक उत्प्रेरक रूपांतरण। एक सैद्धांतिक मार्गदर्शिका के रूप में इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण विधियां इलेक्ट्रोकैटलिस्ट प्रदर्शन के विकास के लिए व्याख्या के तर्कसंगत साधन प्रदान करती हैं। यह पेपर आमतौर पर कई विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं में इस्तेमाल होने वाले इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण के तरीकों का सारांश देता है।
चित्र 1 सतत ऊर्जा रूपांतरण इलेक्ट्रोकैटलिटिक प्रक्रिया

1. चक्रीय वोल्टामेट्री

अज्ञात इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणालियों के मूल्यांकन के लिए चक्रीय वोल्टामेट्री (सीवी) सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली अनुसंधान पद्धति है। यह मुख्य रूप से विभिन्न दरों पर इलेक्ट्रोड क्षमता को नियंत्रित करने और समय के साथ त्रिकोणीय तरंग के साथ एक या अधिक बार स्कैन करके प्राप्त किया जाता है। वर्तमान-संभावित वक्र (iE)। विभिन्न संभावित सीमाओं में इलेक्ट्रोड पर वैकल्पिक रूप से विभिन्न कमी और ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। इलेक्ट्रोड की प्रतिक्रिया की वक्रता वक्र के आकार के अनुसार आंकी जा सकती है; विशिष्ट संभावित सीमा के अनुसार इलेक्ट्रोकैटलिस्ट का मूल्यांकन करने के लिए अभिकारकों के सोखने और उजाड़ने की चोटियों का उपयोग किया जा सकता है। उत्प्रेरक सक्रिय क्षेत्र का उपयोग जटिल इलेक्ट्रोड प्रतिक्रियाओं पर उपयोगी जानकारी प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है।
चित्र 1.1 वर्तमान संभावित प्रतिक्रिया वक्र को स्कैन करना

जैसा कि चित्र 1.1 में दिखाया गया है, पहली छमाही की क्षमता कैथोड की ओर स्कैन की जाती है, और एक कमी तरंग उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रोड पर इलेक्ट्रोएक्टिव पदार्थ को कम किया जाता है। जब उत्तरार्ध की क्षमता को एनोड की ओर स्कैन किया जाता है, तो एक ऑक्सीकरण तरंग उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रोड पर फिर से कटौती उत्पाद ऑक्सीकरण होता है। चक्रीय वाल्टामेट्री iE वक्र के दो उपयोगी पैरामीटर पीक वर्तमान अनुपात आईपीए / आईपीसी और शिखर संभावित अंतर एपा-एपीसी हैं। स्थिर उत्पाद के नर्नस्ट तरंग के लिए, पीक करंट अनुपात ipa / ipc = 1, स्कैनिंग गति से स्वतंत्र, प्रसार गुणांक, और कम्यूटेशन क्षमता। जब कैथोड स्कैन को रोक दिया जाता है, तो करंट को 0 और फिर रिवर्स स्कैंड में बदल दिया जाता है। प्राप्त iE वक्र कैथोड वक्र के समान है, लेकिन I समन्वय और E समन्वय के विपरीत दिशा में खींचा गया है। अनुपात ipa / ipc 1 से विचलन करता है, यह दर्शाता है कि इलेक्ट्रोड प्रक्रिया सजातीय कैनेटीक्स या अन्य जटिलताओं से युक्त एक पूरी तरह से प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया प्रक्रिया नहीं है। प्रतिक्रिया शिखर ऊंचाई और शिखर क्षेत्र का उपयोग सिस्टम मापदंडों का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है जैसे कि इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजातियों की एकाग्रता या युग्मित सजातीय प्रतिक्रिया का वेग स्थिर। हालांकि, सीवी वक्र एक आदर्श मात्रात्मक विधि नहीं है, और इसका शक्तिशाली उपयोग इसकी गुणात्मक अर्ध-मात्रात्मक न्याय क्षमता में अधिक है।

२.पुलस वोल्टमेट्री

पल्स वाल्टामेट्री एक इलेक्ट्रोकेमिकल माप पद्धति है जो पोलारॉग्रिक इलेक्ट्रोड के व्यवहार पर आधारित है। इसका उपयोग विभिन्न मीडिया में रेडॉक्स प्रक्रिया, उत्प्रेरक सामग्री पर सतह सामग्री के सोखना और रासायनिक रूप से संशोधित इलेक्ट्रोड की सतह पर इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण तंत्र का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। जांच विशेष रूप से प्रभावी है। पल्स वाल्टमेट्री में चरण वोल्टमेट्री, पारंपरिक पल्स वोल्टमेट्री, डिफरेंशियल पल्स वॉल्टमेट्री और स्क्वायर वेवमेट्री शामिल है जिस तरह से वोल्टेज को स्कैन किया जाता है। उनमें से, चरण वोल्टमेट्री संभावित स्वीप विधि के समान है, और उच्चतर रिज़ॉल्यूशन (VE <5 mV) चरण वोल्ट-एम्पीयर के लिए अधिकांश प्रणालियों की प्रतिक्रिया समान स्कैन गति के रैखिक स्कैन प्रयोग परिणामों के समान है।

3. विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी

इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी विद्युत प्रणाली में एक गड़बड़ी वाले विद्युत संकेत को लागू करना है। रैखिक स्कैनिंग विधि के विपरीत, इलेक्ट्रोकेमिकल सिस्टम संतुलन की स्थिति से बहुत दूर है, और फिर सिस्टम की प्रतिक्रिया देखी जाती है, और सिस्टम के विद्युत गुणों का विश्लेषण प्रतिक्रिया विद्युत संकेत द्वारा किया जाता है। विद्युत रासायनिक प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अक्सर पीईएम ईंधन कोशिकाओं में ओआरआर प्रतिक्रिया का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, उत्प्रेरक सामग्री की सतह पर प्रसार हानि की विशेषता है, ओमिक प्रतिरोध का अनुमान है, और मूल्यांकन और अनुकूलन के लिए चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा और डबल लेयर कैपेसिटेंस की विशेषताओं का मूल्यांकन किया जाता है। झिल्ली इलेक्ट्रोड विधानसभा।
प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम आमतौर पर एक बोड डायग्राम और एक न्यक्विस्ट आरेख के रूप में तैयार किया जाता है। बोडे आरेख में, आवृत्ति के कार्य के रूप में प्रतिबाधा के परिमाण और चरण को प्लॉट किया जाता है; Nyquist आरेख में, प्रतिबाधा के काल्पनिक भाग को वास्तविक भाग के सापेक्ष प्रत्येक आवृत्ति बिंदु पर प्लॉट किया जाता है। उच्च आवृत्ति चाप उत्प्रेरक परत की दोहरी परत समाई के संयोजन को दर्शाता है, प्रभावी चार्ज ट्रांसफर प्रतिबाधा और ओमिक प्रतिरोध, जो बड़े पैमाने पर स्थानांतरण द्वारा उत्पादित प्रतिबाधा को दर्शाता है। किसी दिए गए सिस्टम के लिए, दो क्षेत्रों को कभी-कभी अच्छी तरह से परिभाषित नहीं किया जाता है।
चित्रा 3.1 विद्युत प्रणाली के प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम

चित्र 3.1 गतिज नियंत्रण और जन स्थानांतरण नियंत्रण की चरम विशेषताओं को दर्शाता है। हालांकि, किसी भी प्रणाली के लिए, दो क्षेत्रों को अच्छी तरह से परिभाषित नहीं किया गया है। निर्धारण कारक चार्ज ट्रांसफर प्रतिरोध और ट्रांसमिशन प्रतिबाधा के बीच का संबंध है। यदि कैनेटीक्स में रासायनिक प्रणाली धीमी है, तो यह एक बड़ा आरसीटी दिखाएगा, जो एक बहुत ही सीमित आवृत्ति क्षेत्र है। जब सिस्टम गतिशील होता है, तो सामग्री स्थानांतरण हमेशा अग्रणी भूमिका निभाता है, और अर्ध-परिपत्र क्षेत्रों को परिभाषित करना मुश्किल होता है।

4. क्रोनोएम्परोमेट्री

क्रोनोएम्परोमेट्री विधि एक क्षणिक नियंत्रण विधि है जिसका उपयोग उत्प्रेरक सतह के सोखने और प्रसार का मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है। समय के साथ वर्तमान प्रतिक्रिया संकेत के परिवर्तन को मापने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल प्रणाली में एक संभावित कदम लागू करके क्रोनोएम्परोमेट्री वक्र प्राप्त किया जाता है। जब एक संभावित कदम दिया जाता है, तो मूल तरंग को चित्र 4.1 (ए) में दिखाया जाता है, और ठोस इलेक्ट्रोड की सतह का विश्लेषण इलेक्ट्रोएक्टिव सामग्री के साथ किया जाता है। संभावित चरण को लागू करने के बाद, इलेक्ट्रोड की सतह के पास इलेक्ट्रोएक्टिव प्रजातियां सबसे पहले एक स्थिर आयनों के रेडिकल में कम हो जाती हैं, जिसके लिए एक बड़े वर्तमान की आवश्यकता होती है क्योंकि प्रक्रिया तुरंत कदम पर होती है। उसके बाद बहने वाली धारा का उपयोग उन परिस्थितियों को बनाए रखने के लिए किया जाता है जिनके तहत इलेक्ट्रोड सतह सक्रिय सामग्री पूरी तरह से कम हो जाती है। प्रारंभिक कमी इलेक्ट्रोड सतह और बल्क समाधान के बीच एक एकाग्रता ढाल (यानी, एकाग्रता) का कारण बनती है और सक्रिय सामग्री इस प्रकार सतह की ओर लगातार फैलने लगती है और इलेक्ट्रोड में फैल जाती है। सतह पर सक्रिय सामग्री पूरी तरह से तुरंत कम हो जाती है। प्रसार प्रवाह, अर्थात्, वर्तमान, इलेक्ट्रोड सतह की एकाग्रता ढाल के लिए आनुपातिक है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाता है कि प्रतिक्रिया के रूप में, बल्क सॉल्यूशन में सक्रिय पदार्थ इलेक्ट्रोड की सतह की ओर लगातार फैलता रहता है, जिससे सघनता ढाल क्षेत्र धीरे-धीरे बल्क सॉल्यूशन की ओर बढ़ता है, और सॉलिड इलेक्ट्रोड की सतह सघनता धीरे-धीरे बढ़ती है। छोटा हो जाता है (समाप्त हो जाता है), और वर्तमान धीरे-धीरे बदलता है। छोटे। एकाग्रता वितरण और वर्तमान बनाम समय चित्र 4.1 (बी) और चित्र 4.1 (सी) में दिखाए गए हैं।
चित्रा 4.1 (ए) चरण प्रयोगात्मक तरंग, प्रतिक्रियाशील ओ संभावित E1 पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, प्रसार सीमा गति पर E2 में कम हो जाता है; (बी) अलग-अलग समय पर एकाग्रता वितरण; (c) वर्तमान बनाम समय वक्र

5. डिस्क इलेक्ट्रोड तकनीक का उपयोग

घूर्णी डिस्क इलेक्ट्रोड (RDE) तकनीक उत्प्रेरक सतह की युग्मित सजातीय प्रतिक्रिया का अध्ययन करने में बहुत उपयोगी है, ताकि उत्प्रेरक की सतह पर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया अपेक्षाकृत स्थिर स्थिति के तहत की जाए। आरडीई धीमी प्रसार के साथ पदार्थों को नियंत्रित कर सकता है, जैसे कि गैस आसानी से समाधान में फैल रहा है, वर्तमान घनत्व वितरण पर प्रसार परत के प्रभाव को कम करता है। इस प्रकार, एक स्थिर वर्तमान घनत्व प्राप्त होता है, जो लगभग स्थिर अवस्था में होता है, जो विद्युत रासायनिक विश्लेषण की प्रक्रिया के लिए फायदेमंद होता है; आरडीई उस गति को नियंत्रित कर सकता है जिस पर इलेक्ट्रोलाइट घूर्णी गति को समायोजित करके इलेक्ट्रोड की सतह तक पहुंचता है, और विभिन्न घूर्णी गति से इलेक्ट्रोकालिटिक प्रतिक्रिया प्रक्रिया के मापदंडों को मापता है। विश्लेषण।
जैसा कि मनुष्य स्वच्छ ऊर्जा रूपांतरण के लिए उन्नत इलेक्ट्रोकालैटोलॉजिस्ट विकसित करने में अधिक रुचि रखते हैं, इलेक्ट्रोकाॅलाइटिक प्रतिक्रियाओं के लक्षण वर्णन के लिए कुछ बुनियादी तरीकों के उपयोग पर जोर देने के अलावा, प्रत्येक प्रतिक्रिया के प्रारंभिक चरणों की आगे की परीक्षा में कुंजी के संयोजन को निर्धारित करने की आवश्यकता है। मध्यवर्ती, मध्यवर्ती की सतह और प्रत्येक प्राथमिक प्रतिक्रिया कदम की ऊर्जा। इलेक्ट्रोकेमिकल विधियों के अध्ययन के लिए अभी भी इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस पर कई विवरणों की आवश्यकता होती है जो अब तक ज्ञात नहीं हैं, जैसे कि प्रोटोन / इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण के प्रमुख प्राथमिक चरणों में शामिल कैनेटीक्स और प्रतिक्रिया अवरोधक; सॉल्वैंट्स, उद्धरण और प्रतिक्रिया इंटरफेस के पास। आयनों के परमाणु, आणविक-स्तर की स्थिति का वर्णन; और विद्युत चुम्बकीय प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान तेजी से और अधिक कुशल वास्तविक समय संकेत अधिग्रहण के तरीके अभी भी इलेक्ट्रोकालिटिक प्रतिक्रियाओं के मामले में सबसे आगे हैं। सारांश में, इलेक्ट्रोकेमिकल लक्षण वर्णन विधियों का गहन अध्ययन नए उच्च दक्षता वाले उत्प्रेरक प्रणालियों के विकास के लिए एक मार्गदर्शक रणनीति प्रदान करता है।

प्रातिक्रिया दे

आपका ईमेल पता प्रकाशित नहीं किया जाएगा. आवश्यक फ़ील्ड चिह्नित हैं *

hi_INहिन्दी