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フィルター圧力リアクターの秘密：産業電気化学の中核技術とは何か？
電気化学工学は化学工学の一分野として、化学合成、金属の抽出と精製、フロー電池、燃料電池など、電気化学現象の技術的応用に重点を置いています。 IUPAC の定義によると、電気化学工学という用語は、特に産業またはエネルギー貯蔵アプリケーションで大量の電気エネルギーを必要とするプロセスを指し、小型バッテリー、電流計センサー、マイクロ流体デバイスを含む応用電気化学とは異なります。
大規模な電気化学事業は、米国の電力消費量の 6% 以上を占めています。
電気化学工学の範囲
この分野では、電極/電解質界面における不均一電荷移動の研究と実用的な材料およびプロセスの開発が組み合わされています。同時に、電極材料や酸化還元物質の速度論的分析も含まれます。技術開発を実現するためには、電気化学反応器の研究が特に重要であり、反応器の電位や電流分布、大規模な輸送条件、流体力学などの要素、反応収率、変換効率、エネルギー効率などの全体的な性能の定量的な評価が含まれます。
歴史
電気化学工学は、特に 19 世紀半ばに電力源が出現して以来、化学工学の発展と並行して徐々に登場しました。 1833 年、マイケル・ファラデーは初めて電気分解の法則を説明し、電荷の量と変換された質量の関係を明らかにしました。 1886 年にチャールズ・マーティン・ホールが鉱石からアルミニウムを抽出する安価な電解プロセスを発明し、大規模な電気化学産業の始まりを示しました。
その後、ハミルトン・カストナーはアルミニウム製造工程を改良し、大型水銀電池で苛性ソーダ電気分解による塩素と水酸化ナトリウムの製造を発明し、実質的に塩素アルカリ産業を創設しました。
電気化学工学の応用
電気化学工学は、工業用水の電気分解、電解合成、電気メッキ、燃料電池、フロー電池、産業廃水の浄化など、幅広い用途があります。その中でも、塩素アルカリ法は電気分解に基づく代表的なプロセスであり、主に水酸化ナトリウムと塩素の製造に使用されます。電気分解によって生成できる無機化学物質は他にもたくさんあります。
見通し
現在、電気化学工学の主な仕事は、化学物質の製造、金属回収、修復、除染技術のための効率的で安全かつ持続可能な技術の開発、および燃料電池、フロー電池、産業用電気化学リアクターの設計です。
電気化学工学の将来は、私たちのライフスタイルや産業の発展にどのような影響を与えるのでしょうか?
