Language
Country/Area
No result found
Bí mật của kỹ thuật điện hóa: Làm thế nào để sử dụng điện để sản xuất hóa chất?
Trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghiệp, kỹ thuật điện hóa chắc chắn đã chứng tỏ được vị trí độc đáo và không thể thiếu của mình. Nhánh kỹ thuật này tập trung vào các ứng dụng kỹ thuật của hiện tượng điện hóa, chẳng hạn như điện tổng hợp hóa chất, chiết xuất và tinh chế có chọn lọc kim loại, phát triển pin nhiên liệu và pin dòng chảy, và biến đổi bề mặt. Theo định nghĩa của Liên minh Hóa học thuần túy và ứng dụng quốc tế (IUPAC), kỹ thuật điện hóa chủ yếu tập trung vào các quy trình sử dụng nhiều năng lượng để lưu trữ năng lượng và các ứng dụng công nghiệp, giúp phân biệt rõ ràng với các thí nghiệm điện hóa ứng dụng quy mô nhỏ hơn.
"Hơn 6% điện năng ở Hoa Kỳ được tiêu thụ bởi các hoạt động điện hóa quy mô lớn."
Phạm vi kỹ thuật điện hóa
Kỹ thuật điện hóa không chỉ bao gồm việc nghiên cứu sự truyền điện tích không đồng nhất ở bề mặt điện cực/chất điện phân mà còn bao gồm việc phát triển các vật liệu và quy trình thực tế. Quan điểm cơ bản của nó bao gồm động lực học của vật liệu điện cực và các loại oxi hóa khử. Hơn nữa, sự phát triển của công nghệ này đòi hỏi phải nghiên cứu khả năng phân bố dòng điện và điện thế của lò phản ứng điện hóa, các điều kiện vận chuyển khối lượng và định lượng hiệu suất tổng thể của nó đối với các thông số như năng suất phản ứng, hiệu suất chuyển đổi và hiệu suất năng lượng.
Trong quá trình phát triển công nghiệp, kỹ thuật điện hóa đòi hỏi phải tiếp tục thiết kế lò phản ứng và quy trình, phương pháp sản xuất, thử nghiệm và phát triển sản phẩm để thu được sản phẩm mong muốn.
"Hầu hết các hoạt động điện hóa được thực hiện trong lò phản ứng áp suất lọc với các điện cực tấm song song hoặc trong bể khuấy có điện cực hình trụ quay."
Đánh giá lịch sử
Sự xuất hiện của ngành kỹ thuật này có thể bắt nguồn từ giữa thế kỷ 19 và nó dần phát triển cùng với sự phổ biến của năng lượng điện. Michael Faraday lần đầu tiên mô tả các định luật điện phân vào năm 1833, thể hiện rõ ràng mối quan hệ chuyển đổi giữa điện và khối lượng. Năm 1886, Charles Martin Hall đã phát triển một quy trình điện hóa rẻ tiền để chiết xuất nhôm từ quặng, trở thành ngành công nghiệp điện hóa quy mô lớn thực sự đầu tiên.
Sau đó, Hamilton Kastner đã cải tiến quy trình sản xuất nhôm. Ông và Karl Kellner đồng sáng lập ngành công nghiệp clo vào năm 1892, sử dụng phương pháp điện phân để sản xuất clo và xút. Ngay sau đó, Paul L. Holling đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho tế bào áp điện hóa có lọc ở Pháp vào năm sau. Công nghệ này đã đặt nền móng cho sự phát triển điện hóa trong tương lai.
Ứng dụng của kỹ thuật điện hóa
Ngày nay, kỹ thuật điện hóa được sử dụng rộng rãi trong điện phân nước công nghiệp, điện tổng hợp, mạ điện, pin nhiên liệu và pin dòng chảy. Các ví dụ quan trọng nhất của quá trình điện phân bao gồm quá trình clo, thể hiện đầy đủ tiềm năng ứng dụng của điện hóa trong sản xuất natri hydroxit và clo.
"Hiện nay, nhiệm vụ chính của kỹ thuật điện hóa bao gồm phát triển công nghệ sản xuất hóa chất hiệu quả, an toàn và bền vững."
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, phạm vi của kỹ thuật điện hóa tiếp tục mở rộng, bao gồm nhiều lĩnh vực như tái chế kim loại, công nghệ xử lý môi trường và thiết kế pin nhiên liệu và pin dòng chảy. Nghiên cứu sâu hơn về lĩnh vực này trong tương lai có thể sẽ cung cấp các giải pháp mới cho ngày càng nhiều ngành công nghiệp nhằm giải quyết các thách thức về tính bền vững và bảo vệ môi trường.
Tuy nhiên, chúng ta không thể không đặt câu hỏi, với sự đổi mới không ngừng của các phương pháp sản xuất hóa chất trong tương lai, liệu kỹ thuật điện hóa có trở thành động lực chủ chốt thúc đẩy hóa học xanh và phát triển bền vững?
