மின்னாற்பகுப்பு

கட்டற்ற கலைக்களஞ்சியமான விக்கிப்பீடியாவில் இருந்து.
தாவிச் செல்லவும்: வழிசெலுத்தல், தேடல்
பள்ளியின் ஆய்வுக்கூடங்களில் வழக்கமாகப் பயன்படும் மின்னாற்பகுப்புக் கருவிகளின் விளக்க வரைபடம்.

வேதியியல் மற்றும் உற்பத்தியில், மின்னாற்பகுப்பு என்பது மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி தன்னிச்சையற்ற வேதியியல் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துவதாகும். மின்பகுளியின் கூறுகளைப் பயன்படுத்தி தாதுப்பொருளை ஒத்த மூலாதாரத்திலிருந்து இயற்கையாக பெறப்படும் தனிமங்களின் பிரிவுகளில் ஏற்படும் ஒரு நிலையைப் போன்று, மின்னாற்பகுப்பு வணிக நோக்கில் மிக முக்கியமான ஒன்றாகும்.

வரலாறு[தொகு]

  • 1800 ஆம் ஆண்டு – வில்லியம் நிக்கோல்சன் மற்றும் சோஃகன் ரிட்டர் இருவரும் நீரை ஐதரசன் மற்றும் ஆக்சிசன் என இரண்டு ஆக்கக்கூறுகளாகப் பிரித்தனர்.
  • 1807 ஆம் ஆண்டு – பொட்டாசியம், சோடியம், பேரியம், கால்சியம் மற்றும் மக்னீசியம் ஆகியவை சர் அம்ஃபிரி டேவி என்பவரால் மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்திக் கண்டறியப்பட்டது.
  • 1886 ஆம் ஆண்டு – என்றி மோய்சன் என்பவர் மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்தி ஃப்ளூரினைக் கண்டறிந்தார்.
  • 1886 ஆம் ஆண்டு – ஃகால் ஃகெரௌல்ட்டின் செய்முறை அலுமினியத்தை உருவாக்குவதற்கான வழியை உருவாக்கியது.
  • 1890 ஆம் ஆண்டு – காஸ்ட்னெர்-கெல்லரின் செய்முறை சோடியம் ஐதராக்சைடை உருவாக்குவதற்கான வழியை உருவாக்கியது.

மீள்பார்வை[தொகு]

மின்னாற்பகுப்பு என்பது உருகிய அல்லது கரைக்கப்பெற்ற கரைப்பான் ஆகிய இரண்டில் ஒன்றுடன் கூடிய மின்துகள்களின் கருப்பொருள் வழியிலான மின்சாரப் பாதையில் மின்வாய்கள் மற்றும் பருப்பொருள்களின் பிரிவுகளில் ஏற்படும் வேதியியல் மாற்றமாகும்.

மின்னாற்பகுப்பை ஏற்படுத்துவதற்குத் தேவைப்படும் முக்கிய பகுதிப்பொருள்கள் பின்வருமாறு:

  • இயங்கும் மின்துகள்களைக் கொண்ட திரவம் - மின்பகுளி
  • வெளிப்புற ஆதாரமாக நேரடி மின்சாரம்
  • மின்வாய்கள் எனப்படும் இரண்டு திடமான உலோகக் கம்பிகள் அல்லது தட்டுகள்

மின்னாற்பகுப்பு செய்முறையில் அந்தப் பகுதிப்பொருள்கள் பின்வரும் வேலைகளை மேற்கொள்கின்றன:

  • திரவத்தில் (மின்பகுளி) இயங்கும் மின்துகள்கள் மின்சாரக் கடத்திகளாகச் செயல்படுகின்றன. ஒருவேளை கெட்டியான உப்பைப் போன்று மின் துகள்கள் இயங்காவிட்டால், மின்னாற்பகுப்பை முழுமையாகப் பெற இயலாது.
  • வெளியிலிருந்து அளிக்கப்படும் நேரடி மின்சாரமானது நீர்மம் அல்லது கரைசலில் மின்துகள்களை உருவாக்குவதற்குத் தேவையான ஆற்றலை அளிக்கிறது. வெளிப்புறச் சுற்றில் மின்சாரமானது மின்னணுவின் மூலம் கொண்டுசெல்லப்படுகிறது.
  • மின்வாய்கள் இயற்பிய்யல் சம்பந்தமான பிணைப்பை பின்வருவனவற்றிற்கு இடையில் ஏற்படுத்துகின்றன
    • மின்னாற்பகுப்பை அடைவதற்கான ஆற்றலைத் தரும் மின்சுற்று
    • பிரிக்க இயலும் மின்துகளிலான பகுதிப்பொருளைக் கொண்ட மின்பகுளி.

மின்வாய்கள் மின்சாரத்தை நிச்சயம் கடத்தும். மாழை (உலோகம்), காரீயம் மற்றும் குறைக்கடத்திபகுதிப்பொருள் ஆகியவற்றின் மின்வாய்கள் பெருமளவு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொருத்தமான மின்வாயைத் தேர்ந்தெடுப்பது பின்வருவனவற்றைப் பொருத்தது:

  • மின்வாய் மற்றும் மின்பகுளி ஆகியவற்றிற்கு இடையேயான வேதியியல் மாற்றம்
  • மின்வாயைத் தயாரிப்பதற்கு ஆகும் செலவு

நடைமுறையில் மின்னாற்பகுப்பை அடைவதற்குப் பின்வரும் துணைப் பகுதிப்பொருள்கள் பயன்படுகின்றன:

  • எதிர்விளைவுத் தூண்டிகள் மற்றும் விளைபொருள்கள் ஆகியவற்றை அளிப்பதற்கும், வைத்துக்கொள்வதற்கும் மற்றும் நீக்குவதற்குமான கொள்கலன்
  • மின்சுற்று

மின்னாற்பகுப்பின் செய்முறை[தொகு]

மின்னாற்பகுப்பின் மிக முக்கியச் செய்முறையானது வெளிப்புறச் சுற்றிலிருந்து மின்னணுக்களை நீக்குவது அல்லது சேர்ப்பதன் மூலம் அணுக்கள் மற்றும் மின்துகள்களை பரிமாற்றம் செய்வதாகும். மின்பகுளி மூலம் பெறப்படும் மின்னாற்பகுப்பின் இன்றியமையாத விளைபொருள்கள் நடைமுறையில் சில வேறுபட்ட நிலையைக் கொண்டுள்ளன என்பதுடன், அந்த விளைபொருள்கள் சில பௌதிக செய்முறைகளால் நீக்கம் செய்யப்படுகின்றன. உதாரணமாக, உவர் நீர் மின்னாற்பகுப்பில் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஐதரசன் மற்றும் குளோரின் ஆகிய இரண்டு விளைபொருள்களும் வளிம வடிவத்திலானவை. மின்பகுளி மூலம் பெறப்படும் இத்தகைய வளிம விளைபொருள்களின் நீர்க்குமிழி சேகரித்து வைக்கப்படுகிறது.

இயங்கும் மின்துகள்களைக் (மின்பகுளி) கொண்ட நீர்மம் பின்வருவனவற்றால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது

  • இயங்கும் மின்துகள்களை உருவாக்குவதற்கு கரைப்பானுடன் (காடியைப் (அமிலத்தைப்) போன்ற) கூடிய மின்துகள் ஆக்கக்கூறுகளின் கரைப்பானேற்றம் அல்லது எதிர்விளைவு
  • வெப்பத்தினால் மின்துகள்களாலான ஆக்கக்கூறை உருகவைப்பது (உருக்கும் முறை)

மின்பகுளியில் மூழ்கியுள்ள இரண்டு மின்வாய்களுக்குக் குறுக்கே மின் ஆற்றலானது செலுத்தப்படுகிறது.

மின்துகள்களை ஈர்க்கும் ஒவ்வொரு மின்வாயும் எதிர்மறையான மின்னேற்றத்தைக் கொண்டது. நேர்மறையான-மின்னேற்றம் பெற்ற மின்துகள்கள் (எதிர்மின்துகள்கள்) அணுக்களை-வழங்கும் (எதிர்மறையான) எதிர்மின்வாயை நோக்கி நகருகின்றன, அதேபோன்று எதிர்மறையான-மின்னேற்றம் பெற்ற மின்துகள்கள் (நேர்மின்துகள்கள்) நேர்மறையான நேர்மின்வாயை நோக்கி நகருகின்றன.

மின்வாய்களில், அணுக்கள் மற்றும் மின்துகள்களால் எதிர்மின்னிகள் உட்கிரகிக்கப்படுகின்றன அல்லது வெளியிடப்படுகின்றன. மின்னேற்றம் செய்யப்பெற்ற மின்துகள்களை எதிர்மின்னியில் அனுப்புவதற்கு அந்த அணுக்கள் எதிர்மின்னிகளைப் பெறுவதும் அல்லது இழப்பதுமாக இருக்கிறது. மின்பகுளியிலிருந்து மின்னேற்றம் பெறாத அணுக்களைப் பிரிப்பதற்கு அந்த மின்துகள்கள் எதிரமின்னிகளைப் பெறுவதும் அல்லது இழப்பதுமாக இருக்கிறது. மின்துகள்களிலிருந்து மின்னேற்றம் பெறாத அணுக்களை உருவாக்குவது மின்னிறக்கம் எனப்படும்.

மின்துகள்களை மின்வாய்களாக மாற்றுவதற்கு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது என்பதுடன், மின்துகள்களின் நிலையில் மாற்றத்தை ஏற்படுத்துவதற்கு வெளிப்புற மின்னாற்றல் ஆதாரத்தின் மூலமாக வழங்கப்படுகிறது.

மின்வாய்களில் ஆக்சிசனேற்றம் மற்றும் ஆக்சிசனிறக்கம்[தொகு]

மின்துகள்களின் ஆக்சிசனேற்றம் அல்லது நடுநிலையான மூலக்கூறுகள் நேர்மின்வாயில் பெறப்படுகிறது, அதே போன்று குறைக்கப்பெற்ற மின்துகள்கள் அல்லது நடுநிலையான மூலக்கூறுகள் எதிர்மின்வாயில் பெறப்படுகிறது. உதாரணமாக, நேர்மின்வாயில் பெர்ரசு மின்துகள்களை பெர்ரிக் மின்துகள்களாக ஆக்சிசனேற்றம் செய்வது என்பது சாத்தியமானதாகும்.

Fe2+aq → Fe3+aq + e

எதிர்மின்வாயில் பெர்ரிசயனைடு மின்துகள்களை பெர்ரோசயனைடு மின்துகள்களாகக் குறைப்பது என்பது சாத்தியமானதாகும்:

Fe(CN)3-6 + e → Fe(CN)4-6

மேலும் நடுநிலையான மூலக்கூறுகள் மின்வாயில் எதிர்விளைவை உண்டாக்கலாம். உதாரணமாக: எதிர்மின்வாயில் பி-பென்சோகுயின் ஐதரோகுயினோனாகக் குறைக்கப்படுகிறது:

P-Benzochinon.svg + 2 e 2 H+Hydrochinon2.svg

கடைசி எடுத்துக்காட்டில், H+ மின்துகள்களும் (ஐதரசன் மின்துகள்கள்) வினையில் பங்கெடுத்துக்கொள்கின்றன என்பதுடன், கரைசல்கள் அல்லது கரைப்பான்களில் (நீர், மெத்தனால் மற்றும் பல) மின்துகள்கள் காடியால் (அமிலத்தினால்) உருவாக்கப்படுகின்றன. மின்னாற்பகுப்பின் எதிர்விளைவுகளில் பங்குபெறும் H+ மின்துகள்கள் அனைத்தும் அமிலக் கரைசல்களில் நடுநிலையாகச் செயல்படுகின்றன. காரப்பொருள் கரைசல்களில் எதிர்விளைவுகளில் பங்குபெறும் OH- (ஹைட்ராக்ஸைடு மின்துகள்கள்) நடுநிலையானதாகும்.

ஆக்ஸிஜனேற்றம் செய்யப்பெற்ற அல்லது குறைக்கப்பெற்ற பகுதிப்பொருள்கள் கரைப்பானாக (வழக்கமாக நீர் பயன்படுகிறது) அல்லது மின்வாய்களாகப் பயன்படுகின்றன. இது வாயுக்களை உள்ளடக்கிய மின்னாற்பகுப்பைக் கொண்டுள்ளது.

மின்னாற்பகுப்பின் போதான ஆற்றல் மாற்றம்[தொகு]

கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றலின் எதிர்விளைவுகளுடன் அமைப்பில் ஏற்படும் இழப்பு மாற்றத்தை சம அளவில் கட்டுப்படுத்த மின்ஆற்றலின் அளவை நிச்சயம் அளவிட வேண்டும். இழப்பீடானது (கோட்பாட்டில்) பூச்சியத்திற்கு நெருக்கமாகச் செல்ல வாய்ப்புள்ளது, ஆகவே எதிர்வினையில் ஏற்படும் கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றத்தைப் பிரிப்பதன் மூலம் அதிக வெப்பவியக்கவிசைத் திறனானது வெப்ப உள்ளடக்க மாற்றத்தை சமன்செய்கிறது. பெரும்பாலான நிலைகளில், மின் உள்ளீடானது வெப்ப உள்ளடக்க விளைவின் மாற்றத்தைக் காட்டிலும் அதிகமாக இருக்கிறது, ஆகவே ஆற்றலானது வெப்பத்தின் வடிவத்தில் வெளியிடப்படுகிறது. நீராவியின் மின்னாற்பகுப்பை ஐதரசன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக மாற்றுவதில் சில சிக்கல்கள் இருக்கின்றன. வெப்பமானது சுற்றுச் சூழல்களிலிருந்து உட்கிரகிக்கப்படுகிறது, மேலும் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஹைட்ரஜனின் வெப்ப மதிப்பீடு மின் உள்ளீட்டு மதிப்பீட்டைக் காட்டிலும் அதிகமாக இருக்கிறது.

தொடர்புடைய தொழில்நுட்பங்கள்[தொகு]

கீழ்கண்ட தொழில்நுட்பங்கள் மின்னாற்பகுப்பிற்குத் தொடர்புடையதாக இருக்கிறது:

  • கூழ்ம மின்பிரிகை என்பது களிமத்திலான கரைப்பானைப் பயன்படுத்தும் ஒரு மின்னாற்பகுப்பாகும். இது டின்ஏ பகுதிகளைப் போன்று, அவைகளின் மின்னேற்றத்தின் அடிப்படையில் கருப்பொருளைப் பிரிப்பதற்குப் பயன்படுகிறது.
  • மின்னாற்றலில் இருந்து பயனுள்ள ஆற்றலானது பெறப்படுகிறது என்பதுடன், மின்னாற்றலை உருவாக்குவதற்கு மின்வேதியியல் கூறுகள் தரமான மின்வாயின் ஆற்றலில் காணப்படும் வேறுபாடுகளை பயன்படுத்திக்கொள்கின்றன, அத்துடன் அவைகள் ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் கூறுகளை உள்ளடக்கியுள்ளன. “எதிர்மறையான மின்னாற்பகுப்பு” செயல்பாடுகளைப் போன்று வேதியியல் கூறுகளைக் கருதக்கூடாது.

மின்னாற்பகுப்பிற்கான பாரடேயின் விதிகள்[தொகு]

மின்னாற்பகுப்பின் முதல் விதி[தொகு]

1832 ஆம் ஆண்டு, உருக்கிய அல்லது கரைக்கப்பெற்ற உப்பின் வழியாக மின்சாரத்தைச் செலுத்திப் பிரிக்கப்படும் தனிமங்களின் அளவு, சுருளின் வழியாகச் செலுத்தப்படும் மின் ஆற்றலின் அளவுக்குச் சரிசம விகிதத்தில் இருக்கும் என மைக்கேல் பாரடே தெரிவித்தார். அதுவே மின்னாற்பகுப்பின் முதல் விதியாக ஆனது:

m = k \cdot q

மின்னாற்பகுப்பின் இரண்டாம் விதி[தொகு]

முழுமையான பகுப்பைப் பயன்படுத்தும்போது, பிரிக்கப்பெற்ற தனிமங்களின் விளைவுகளின் அளவானது தனிமங்களின் அணுக்களின் அளவுகளுக்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கும் என்று பாரடே மேலும் கண்டறிந்தார். தனிமங்களின் அணுக்களின் பகுதிகளைப் போல, தற்போதுள்ள கருப்பொருளின் தொடர்ச்சியற்ற துகள்களுக்கு இது உறுதியான ஆதாரத்தை அளித்தது.

தொழில்துறைப் பயன்பாடுகள்[தொகு]

அலுமினியத்தைத் தயாரிப்பதற்கான ஃகால்-ஃகெரால்ட் செய்முறை
  • அலுமினியம், லித்தியம், சோடியம், பொட்டாசியம், மக்னீசியம் ஆகியவற்றைத் தயாரிப்பதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • மின்னாற்பகுப்பைச் செயல்படுத்துவதற்குத் தேவைப்படும் மின்சாரத்தின் அளவை மதிப்பீடு செய்வதன் மூலம் மின்னாற்பகுப்பின் போது நிலைமாறிய கருப்பொருளின் அளவை கண்டறிவதற்கு மின்வேதியியல் தொழில்நுட்பத் திறன் பயன்படுகிறது.
  • குளோரின் மற்றும் சோடியம் ஐதராக்சைடு ஆகியவற்றைத் தயாரிப்பதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • சோடியம் குளோரேட் மற்றும் பொட்டாசியம் குளோரேட் ஆகியவற்றைத் தயாரிப்பதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • டிரைஃப்ளூரோஅசிடிக் அமிலம் போன்ற ஃப்புளூரினேற்றம் செய்யப்பெற்ற கரிம ஆக்கக்கூறுகளைத் தயாரிப்பதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • நேர்மின்வாயைப் போன்ற குறைந்த சுத்தத்திலான மெருகிடப்பட்ட காப்பரிலிருந்து எதிர்மின்வாயைப் போன்ற மின்பகுளிக் காப்பர் தயாரிக்க மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்பு மற்ற பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது:

  • மின்முறை மாழையியல் என்பது மின்னாற்பகுப்பைப் பயன்படுத்தித் தூய வடிவத்திலான மாழைகளைப் பெறுவதற்கு உலோக ஆக்கக்கூறுகளிலிருந்து உலோகங்களைக் குறைக்கும் செய்முறையாகும். உதாரணமாக, சோடியம் ஐதராக்சைடில் அதன் உருகும் நிலையானது மின்னாற்பகுப்பினால் பிரிக்கப்பெற்று சோடியம் மற்றும் ஆக்ஸிஜனாக மாற்றப்படுகிறது என்பதுடன், இரண்டுமே முக்கியமான வேதியியல் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. (அதே நேரத்தில் நீரானது உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.)
  • நேர்மின்னாக்கம் என்பது உலோகங்களின் மேற்பரப்பை அரித்தலில் இருந்து தடுக்கும் மின்பகுளிச் செய்முறையாகும். உதாரணமாக, இந்தச் செய்முறையின் மூலம் கப்பல்கள் ஆக்சிசனால் நீரில் அரிக்கப்படுவதிலிருந்து பாதுகாக்கப்படுகிறது. மேலும் இந்தச் செய்முறையானது கப்பலின் மேற்பரப்பை அழகுபடுத்துவதற்குப் பயன்படுகிறது.
  • மின்னாற்பகுப்பிற்கு எதிரான செய்முறையில் மின்கலம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. லித்தியம் மின்பகுளியாகச் செயல்படுவதுடன், மின்ஆற்றலையும் அளிக்கிறது என ஹம்ப்ரி டேவி என்பவர் கண்டறிந்தார்.[சான்று தேவை]
  • விண்வெளிக் கப்பல் மற்றும் அணுவாற்றலிலான நீர்மூழ்கிக் கப்பலில் ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • மின்முலாம் பூசுதல் என்பது உலோகங்களின் படலத்தில் அவற்றை வலுவூட்டுவதற்குப் பயன்படுகிறது. வாகன உடற்பகுதிகள் மற்றும் நிக்கல் நாணயங்களில் பயன்படுவதைப் போல, நடைமுறை மற்றும் ஒப்பனைத் திட்டங்களுக்காக பல்வேறு தொழிற்சாலைகளில் மின்முலாம் பூசுதலில் மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.
  • எரிபொருளுக்காக, மலிவான ஆதாரத்திலான மின்னாற்றலைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.
  • இயந்திரக் கருவிகள் அல்லது கத்திகளைப் போன்று, உலோகத்தின் மேற்பரப்பில் நிலையான அடையாளம் அல்லது சின்னத்துடன் கூடிய மின்பகுளியாலான சித்திரங்களை உருவாக்குவதற்கு மின்னாற்பகுப்பு பயன்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்பு பழைய செயற்கைப் பொருள்களைத் தூய்மையாக்குதல் மற்றும் பாதுகாத்தலில் பயன்படுகிறது. மின்னாற்பகுப்பு உலோகம் அல்லாத துகள்களை உலோகத்திலிருந்து பிரித்தெடுக்கிறது என்பதுடன், பழைய நாணயங்கள் மற்றும் பெரிய பொருள்களைத் தூய்மையாக்குவதற்காகப் பயன்படுகிறது.

மின்னாற்பகுப்புக் கரைசலில் ஆக்சிசனேற்றம் அல்லது ஆக்சிசனிறக்கத்தின் பங்கு[தொகு]

செயல்திறனற்ற பிளாட்டினம் மின்வாய்களைக் கொண்ட சிறிய அறைகளைப் பயன்படுத்தி சில உப்புக்களின் நீர் கரைசல்களை மின்னாற்பகுக்கும் போது, எதிர்மின்துகள்களை (எடுத்துக்காட்டாக துத்தநாக உப்புடன் கூடிய உலோக நீக்கம்) நீக்க முடியும் என்பதுடன், நேர்மின்துகள்களை (புரோமைடுடன் கூடிய புரோமினின் உருவாக்கத்தில்) ஆக்சிசனேற்றம் செய்ய இயலும். இருந்தபோதும் சில மாழைகளின் (எடுத்துக்காட்டாக சோடியம்) உப்புக்களுடன் கூடிய ஐதரசன் எதிர்மின்வாயிலும் மற்றும் சில நேர்மின்துகள்களைக் (எடுத்துக்காட்ட்டாக சல்பேட் (SO42−)) கொண்ட உப்புக்களுடன் கூடிய ஆக்சிசன் நேர்மின்வாயிலும் உருவாக்கப்படுகின்றன என்பதுடன், இந்த இரண்டு நிலைகளிலும் நீரைக் குறைப்பதனால் ஐதரசனை உருவாக்க இயலும் அல்லது நீரை ஆக்சிசனேற்றம் செய்வதால் ஆக்சிசனை உருவாக்க இயலும். உப்புக் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்புத் தத்துவத்திற்கு தேவைப்படும் மின்வலியளவானது, எதிர்விளைவுகளுக்கான நேர்மின்வாய் மற்றும் எதிர்மின்வாயில் காணப்படும் தரமான மின்வாயின் ஆற்றல் ஆகியவற்றிலிருந்து பெறப்படுகிறது. தரமான மின்வாயின் ஆற்றலானது, ஒவ்வொரு மின்வாயின் எதிர்விளைவுகள் மற்றும் மின்சாரம் பாயாத மின்வாய்களைக் குறிக்கும் கிப்சனின் வெளிப்படையான ஆற்றலான Δஜி ஆகியவற்றிற்கு நேரடித் தொடர்பில் இருக்கும். தரமான மின்வாயின் ஆற்றலானது கீழ்காணும் அட்டவணையில் தெளிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆக்சிசனேற்றம் அல்லது ஆக்சிசனிறக்கம் (வோல்ட்) குறிப்புகள்.
Na+ + e is in equilibrium with Na(s ) -2.71 [1]
Zn2+ + 2e is in equilibrium with Zn(s ) -0.7618 [2]
2H+ + 2e is in equilibrium with H2(g ) ≡ 0
Br2(aq ) + 2e is in equilibrium with 2Br +1.0873 [2]
O2(g ) + 4H+ + 4e is in equilibrium with 2H2O +1.23 [1]
Cl2(g ) + 2e is in equilibrium with 2Cl +1.36 [1]
S2O82– + 2e is in equilibrium with 2SO42− +2.07 [1]

மின்னாற்பகுப்பின் வரையறையில், இந்த அட்டவணை பின்வருவனவற்றை விளக்குகிறது

  • அட்டவணையின் கீழ் உள்ள ஆக்சிசனேற்றம் செய்யப்பெற்ற வகுப்பைக் காட்டிலும் அட்டவணையின் உச்சிக்கு அருகே உள்ள ஆக்சிசனேற்றம் செய்யப்பெற்ற வகுப்பை (எதிர்மின்துகள்களை) நீக்குவது என்பது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும். உதாரணமாக துத்தநாக உலோகத்திலிருந்து துத்தநாகத்தை காட்டிலும் சோடியம் உலோகத்திலிருந்து சோடியத்தை நீக்குவது என்பது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும்.
  • அட்டவணையின் மேல் உள்ள குறைக்கப்பெற்ற வகுப்பைக் காட்டிலும் அட்டவணையின் கீழ் உள்ள குறைக்கப்பெற்ற வகுப்பை (நேர்மின்துகள்களை) ஆக்சிசனேற்றம் செய்வது என்பது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும். உதாரணமாக புரைமைட் நேர்மின்துகள்களைக் காட்டிலும் சல்பேட் நேர்மின்துகள்களை ஆக்சிசனேற்றம் செய்வது என்பது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும்.

துகள்களின் குறிப்பிடத்தக்க வீரியம், வெப்பநிலை மற்றும் ஈடுபட்டுள்ள எண்ணிக்கையிலான மின்னணுக்கள் ஆகியவற்றிற்கான மின்வாய் ஆற்றலானது நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்திக் கணக்கிடப்படுகிறது. கலப்படமற்ற நீருக்கான (பிஎச் 7):

  • ஐதரசன் உற்பத்தியைக் குறைப்பதற்கான மின்வாய் ஆற்றலானது −0.41 வோல்ட் ஆகும்.
  • ஆக்சிசனை உருவாக்குவதற்கான ஆக்சிசனேற்றம் செய்யப்பெற்ற மின்வாய் ஆற்றலானது +0.82 வோல்ட் ஆகும்.

ஒப்பீட்டு வடிவங்கள் ஒரே மாதிரியாகக் கணக்கிடப்படுகின்றன, மேலும் உலோக ஆக்சிசனிறக்கத்திற்கான 1எம் துத்தநாகப் புரோமைடின் ZnBr2 அளவு −0.76 வோல்ட் என்பதுடன், ஆக்சிசனேற்ற புரோமினை உற்பத்தி செய்வதற்குத் தேவைப்படும் அளவு +1.10 வோல்ட் ஆகும். இந்த வடிவங்களிலிருந்து பெறப்படும் முடிவானது, நீரின் மின்னாற்பகுப்பின் மூலம் ஹைட்ரஜனை எதிர்மின்வாயிலும் மற்றும் ஆக்சிசனை நேர்மின்வாயிலும் உற்பத்தி செய்வதற்குப் போதுமானதாக இருக்கிறது, மேலும் துத்தநாக உலோகத்தை நீக்கி, புரோமினை உற்பத்தி செய்யும் முறையில் சில வேறுபட்டுகள் காணப்படுகின்றன.[3] இந்த வரையறையிலிருந்து, கணக்கிடப்பட்ட ஆற்றலானது வெப்பவியக்கவிசைக்கு ஏற்ற வினையை மட்டுமே குறிப்பிடுகிறது என்பதை அறிந்துகொள்ளலாம். சில இயக்க விளைவுகள் எதிர்வினை வழிமுறைகளில் ஈடுபட்டுள்ளதைப் போன்று நடைமுறையில் மற்ற பல காரணிகளும் உள்ளன. ஊகிக்கப்பட்டதைக் காட்டிலும் அதிகப்படியான ஆற்றலானது நீரின் குறைப்பு மற்றும் ஆக்ஸிஜனேற்றத்திற்குத் தேவைப்படுகிறது என இந்தக் காரணிகள் அனைத்தும் எடுத்துரைக்கின்றன என்பதுடன், இவையனைத்தும் அதிகப்படியான ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கின்றன. அதிகப்படியான ஆற்றல் என்பது சிறு அறைகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் மின்வாய்களின் தரம் ஆகியவற்றைப் பொருத்தது என ஆய்வுகளில் அறிந்துகொள்ள முடிகிறது.

நடுநிலையான (பிச் 7) சோடியம் குளோரைடின் மின்னாற்பகுப்பில், சோடியம் துகள்களின் வெப்பவியக்குவிசையைக் குறைப்பது என்பது மிகவும் கடினமான ஒன்றாகும், அதே சமயம் கரைசலில் ஐதராக்சைடு துகள்கள் நீக்கம் பெற்று ஐதரசன் உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் மூலம் நீரின் அளவு குறைக்கப்படுகிறது. ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குவதற்கான நீரின் ஆக்சிசனேற்றத்திற்குத் தேவைப்படும் அதிகப்படியான ஆற்றலைக் காட்டிலும் குளோரினை உருவாக்குவதற்கான குளோரைடின் ஆக்சிசனேற்றத்திற்குத் தேவைப்படும் அதிகப்படியான ஆற்றலின் அளவு குறைவாக இருப்பதிலிருந்து, நேர்மின்வாயில் நீரின் ஆக்சிசனேற்றத்தைக் காட்டிலும் குளோரின் ஆக்சிசனேற்றம் சிறந்த பயனை அளிக்கிறது. ஐதரோகுளோரசுக் காடியை உருவாக்குவதற்கு ஐதராஅக்சைடு துகள்கள் மற்றும் கரைக்கப்பெற்ற குளோரின் வாயு இரண்டும் குறிப்பிடும்படியாகச் செயலாற்றுகின்றன. இந்தச் செய்முறையிலிருந்து நீர்க் கரைசலானது மின்னேற்றப்பட்ட நீர் என்றழைக்கப்படுகிறது, மேலும் நீர்க் கரைசலானது நோய் நுண்ணியிரிகளை அழிப்பதற்குப் பயன்படுகிறது என்பதுடன், சுத்தம் செய்யும் பொருளாகவும் பயன்படுகிறது.

நீரின் மின்னாற்பகுப்பு[தொகு]

ஐதரசன் உற்பத்திக்கு நீரின் மின்னாற்பகுப்பு முறை மிக முக்கிய பயன்பாடாக இருக்கிறது.

2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g); E0 = +1.229 வோல்ட்

உள்வெப்பாலைகளுக்கு ஆற்றலை அளிப்பதற்காக, எரிபொருள் அல்லது மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் ஐதரசன் எரிபொருள் சிறு அறைகள் (ஐதரசன் ஊர்தியைப் பார்க்கவும்) வழியாக, ஐதரசன் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆற்றலுக்காக ஐதரோகார்பனைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் உலகப் பொருளாதாரத்தை தற்போதுள்ள நிலையிலிருந்து கிட்டத்தட்ட முழுவதுமாக மாற்ற இயலும்(ஐதரசனைப் பயன்படுத்தும் வழிமுறைகளைப் பார்க்கவும்).

நீர் மின்னாற்பகுப்பின் ஆற்றல் திறன் பெருமளவில் வேறுபடுகிறது. சில மின்ஆற்றலானது வெப்பமாகவும், பயனற்ற கிளை விளைவுகளாகவும் மாற்றப்படுகின்றன. இந்த ஆற்றல் திறனானது 50 மற்றும் 70 சதவீதங்களுக்கு இடையில் இருப்பதாக சில தகவல்கள் தெரிவிக்கின்றன [1] இந்தத் திறனானது ஐதரசனின் குறைந்த வெப்பத்திலான மதிப்பைப் பொருத்ததாகும். நீரின் ஆவியாதலின் உள்ளுரையும் வெப்பத்திற்குக் குறைவாக ஐதரசன் எரிக்கப்படும்போது, ஐதரசனின் குறைந்த வெப்பத்திலான மதிப்பு என்பது மொத்த வெப்ப ஆற்றலை வெளியிடுவதைப் பொருத்ததாகும். இங்கு ஐதரசனில் இருக்கும் மொத்த அளவிலான ஆற்றல் குறிப்பிடப்படுவதில்லை; இருந்தபோதும் இந்தத் திறனானது அதிக விதிவிலக்கற்ற வரையறையைக் காட்டிலும் குறைவானதாகும். கோட்பாடுரீதியாக மின்னாற்பகுப்பின் அதிகப்படியான திறனானது 80 மற்றும் 94 சதவீதங்களுக்கு இடையில் இருக்கும் என மற்ற குறிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன.[2]. கோட்பாட்டின் உச்சமானது ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் ஆகியவற்றால் உட்கிரகிக்கப்படும் மொத்த அளவிலான ஆற்றலைப் பொருத்ததாகும். இந்த மதிப்பீடுகள் மின்னாற்றலை ஐதரசனின் வேதியியல் ஆற்றலாக மாற்றுவதை மட்டுமே குறிப்பிடுகின்றன. மின் உற்பத்தியில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்பீடு இதில் சேர்க்கப்படவில்லை. பதிலாக, மின்னாற்பகுப்பின் வழியாக மின்உற்பத்தி ஆலை அணுக்கருவின் எதிர்விளைவிலான வெப்பத்தை ஐதரசனாக மாற்றும்போது, மொத்தத் திறனானது 25 மற்றும் 40 சதவீதங்களுக்கு இடையில் இருப்பதாகக் கருதப்படுகிறது.

காற்றின் ஆற்றலிலான மின்னாற்பகுப்பால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒரு கிலோகிராம் ஐதரசனானது (கிட்டத்தட்ட வாயுக்களின் பெருந்தொகைக்குச் சமம்) குறுகிய கால அளவில் $5.55 மற்றும் நீண்ட கால அளவில் $2.27 ஆகியவற்றிற்கு இடையில் இருக்கும் என என்ஆர்இஎல் கண்டறிந்தது.[4]

மின்னாற்பகுப்பினால் உலகம் முழுவதும் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் கிட்டத்தட்ட நான்கு சதவீதம் என்பதுடன், அந்த அளவிலான ஐதரசனே பொதுவாக வேலை செய்யும் இடங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உரத்தைப் பெறுவதற்காக ஏபர் செய்முறையின் வழியாக அமோனியாவைத் தயாரிப்பதற்கு ஐதரசன் பயன்படுகிறது என்பதுடன், ஐதரசன் பிளப்பின் மூலமாக பளுவான தாது எண்ணெய் மூலங்களை லேசானதாக மாற்ற இயலும்.

செய்முறை ஆய்வாளர்கள்[தொகு]

மின்னாற்பகுப்பின் அறிவியல் முன்னோடிகள் பின்வருமாறு:

  • அந்தோனி லெவாய்சர்
  • ராபர்ட் பன்சன்
  • அம்ஃபிரி டேவி
  • மைக்கேல் ஃபாரடே
  • பால் ஃகெரௌல்ட்
  • ஸ்வண்டே ஃகர்கெனியசு
  • அடால்ப் வில்லெம் எர்மேன் கோல்ப்
  • வில்லியம் நிக்கோல்சன்
  • யோசப் லூயி கே-லூசாக்
  • அலெக்சாண்டர் வான் அம்போல்ட்
  • யோகன் வில்லெம் ஃகிட்டார்ஃப்

மின்கலங்களின் முன்னோடிகள்:

  • அலெஸான்ட்ரோ வோல்டா
  • கேஸ்டன் பிளான்டே

சமீபத்தில், பெலெஸ்க்மேன் மற்றும் பான்ஸ் ஆகியோர்களால் தங்களின் புகழ்மிக்க செய்முறை ஆய்வில், மேற்கொள்ளப்பட்ட கனநீர் மின்னாற்பகுப்பின் முடிவானது, தாறுமாறான வெப்பத்தை உற்பத்திசெய்தது என்பதுடன், உருக்கும் முறையில் நம்பிக்கையின்மையைக் கோரியது.

வெளி இணைப்புகள்[தொகு]

குறிப்புதவிகள்[தொகு]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 பீட்டர் ஹாட்கின்ஸ் (1997). பிசிக்கல் கெமிஸ்டிரி , 6ஆம் பதிப்பு (டபிள்யூ.எச். ப்ரீமேன் அன்ட் கம்பெனி, நியூயார்க்).
  2. 2.0 2.1 வேனிசெக், பெட்ர் (2007). [http://www.hbcpnetbase.com/articles/08_08_88.pdf “எலெக்ட்ரோகெமிக்கல் சீரிஸ்”, இன் [http://www.hbcpnetbase.com/ ஹேன்ட்புக் ஆப் கெமிஸ்டிரி அன்ட் பிசிக்ஸ்: 88<சப்>வது</சப்> பதிப்பு (கெமிக்கல் ரப்பர் கம்பெனி).
  3. எ.இ. வோகெல், 1951, எ டெக்ஸ்ட புக் ஆப் க்வான்டிடேடிவ் இன்ஆர்கானிக் அனாலிசிஸ், லாங்மேன்ஸ், கிரீன் அன்ட் கோ
  4. Levene, J.; B. Kroposki, and G. Sverdrup (March 2006). "Wind Energy and Production of Hydrogen and Electricity - Opportunities for Renewable Hydrogen - Preprint" (PDF). National Renewable Energy Laboratory. பார்த்த நாள் 2008-10-20.
"http://ta.wikipedia.org/w/index.php?title=மின்னாற்பகுப்பு&oldid=1373961" இருந்து மீள்விக்கப்பட்டது