Language
Country/Area
No result found
سر مفاعل الترشيح والضغط: ما هي التكنولوجيا الأساسية في الكيمياء الكهربائية الصناعية؟
تركز الهندسة الكهروكيميائية، باعتبارها فرعًا من الهندسة الكيميائية، على التطبيقات التكنولوجية للظواهر الكهروكيميائية، بما في ذلك التركيب الكيميائي، واستخراج المعادن وتكريره، وبطاريات التدفق وخلايا الوقود. وفقًا لتعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية، يشير مصطلح الهندسة الكهروكيميائية على وجه التحديد إلى العمليات التي تتطلب كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية في التطبيقات الصناعية أو تخزين الطاقة، وتختلف عن الكيمياء الكهربائية التطبيقية، والتي تشمل البطاريات الصغيرة وأجهزة استشعار الأمبيرمتر والأجهزة الدقيقة.
تشكل العمليات الكهروكيميائية واسعة النطاق ما يزيد عن 6% من استهلاك الكهرباء في الولايات المتحدة.
نطاق الهندسة الكهروكيميائية
يجمع هذا المجال بين دراسة نقل الشحنة غير المتجانسة عند واجهات الأقطاب الكهربائية/الإلكتروليت مع تطوير المواد والعمليات العملية. وفي الوقت نفسه، فإنه يشمل أيضًا التحليل الحركي لمواد الأقطاب الكهربائية ومواد الأكسدة والاختزال. ومن أجل تحقيق التطور التكنولوجي، فإن دراسة المفاعلات الكهروكيميائية لها أهمية خاصة، بما في ذلك عوامل مثل توزيع إمكاناتها وتيارها، وظروف النقل على نطاق واسع، وميكانيكا السوائل، فضلاً عن التقييم الكمي للأداء العام، مثل إنتاج التفاعل، وكفاءة التحويل، وكفاءة الطاقة.
التاريخ
ظهرت الهندسة الكهروكيميائية تدريجيا، تزامنا مع تطور الهندسة الكيميائية، وخاصة بعد ظهور مصادر الطاقة الكهربائية في منتصف القرن التاسع عشر. في عام 1833، وصف مايكل فاراداي لأول مرة قوانين التحليل الكهربائي، موضحًا العلاقة بين كمية الشحنة الكهربائية والكتلة المحولة. كان اختراع عملية التحليل الكهربائي الرخيصة لاستخراج الألومنيوم من الخام بواسطة تشارلز مارتن هول في عام 1886 بمثابة بداية لصناعة كهروكيميائية واسعة النطاق.
قام هاميلتون كاستنر بعد ذلك بتحسين عملية تصنيع الألومنيوم واخترع إنتاج الكلور وهيدروكسيد الصوديوم عن طريق التحليل الكهربائي للقلويات في بطاريات الزئبق الكبيرة، مما أدى فعليًا إلى إنشاء صناعة القلويات الكلورية.
تطبيقات الهندسة الكهروكيميائية
تتمتع الهندسة الكهروكيميائية بمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك تحليل المياه الصناعية، والتوليف الكهربائي، والطلاء الكهربائي، وخلايا الوقود، وبطاريات التدفق، وإزالة التلوث من مياه الصرف الصناعي. ومن بينها عملية الكلور القلوي وهي عملية نموذجية تعتمد على التحليل الكهربائي، وتستخدم بشكل رئيسي لإنتاج هيدروكسيد الصوديوم والكلور. هناك العديد من المواد الكيميائية غير العضوية الأخرى التي يمكن إنتاجها عن طريق التحليل الكهربائي.
الآفاق
في الوقت الحالي، تتمثل المهام الرئيسية للهندسة الكهروكيميائية في تطوير تقنيات فعالة وآمنة ومستدامة لإنتاج المواد الكيميائية، واستعادة المعادن، وتقنيات الإصلاح والتطهير، بالإضافة إلى تصميم خلايا الوقود، وبطاريات التدفق، والمفاعلات الكهروكيميائية الصناعية.
كيف سيؤثر مستقبل الهندسة الكهروكيميائية على أسلوب حياتنا وتطورنا الصناعي؟
