1. الیکٹروڈ
انوڈ
انوڈ اور کیتھوڈ کے کام مختلف ہوتے ہیں اور ان کی مادی ضروریات مختلف ہوتی ہیں۔
دو قسموں میں تقسیم کیا جاتا ہے: حل پذیر اور ناقابل حل۔ تانبے کو ریفائن کرنے کے لیے الیکٹرولائٹک سیلز میں، اینوڈ مواد حل پذیر چھالا کاپر ہوتا ہے جسے بہتر کیا جاتا ہے۔ یہ الیکٹرولیسس کے دوران محلول میں گھل جاتا ہے تاکہ کیتھوڈ میں محلول سے نکلنے والے تانبے کو بھر سکے۔ الیکٹرولائیٹک خلیوں میں جو پانی کے محلول کو الیکٹرولائز کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں (جیسے نمکین پانی کے محلول)، انوڈس ناقابل حل ہوتے ہیں اور وہ بنیادی طور پر الیکٹرولیسس کے عمل کے دوران تبدیل نہیں ہوتے ہیں، لیکن ان کا اکثر الیکٹروڈ کی سطح پر کیے جانے والے انوڈ رد عمل پر اتپریرک اثر ہوتا ہے۔ کیمیائی صنعت میں، اگھلنشیل انوڈس زیادہ تر استعمال ہوتے ہیں۔
عام الیکٹروڈ مواد (جیسے چالکتا، اتپریرک سرگرمی کی طاقت، پروسیسنگ، ذریعہ، قیمت) کی بنیادی ضروریات کو پورا کرنے کے علاوہ، انوڈ مواد مضبوط انوڈک پولرائزیشن اور اعلی درجہ حرارت کے اینولائٹس میں بھی ناقابل حل اور غیر فعال ہونا ضروری ہے. ، اعلی استحکام کے ساتھ۔ گریفائٹ طویل عرصے سے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا انوڈ مواد رہا ہے۔ تاہم، گریفائٹ غیر محفوظ ہے، اس کی میکانکی طاقت کمزور ہے، اور آسانی سے کاربن ڈائی آکسائیڈ میں آکسائڈائز ہو جاتی ہے۔ الیکٹرولائسز کے عمل کے دوران یہ مسلسل زنگ آلود اور چھلکا جاتا ہے، جس کی وجہ سے الیکٹروڈ کا فاصلہ آہستہ آہستہ بڑھتا ہے اور سیل وولٹیج بڑھتا ہے۔ جب نمکین پانی کے محلول کے الیکٹرولیسس کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو گریفائٹ الیکٹروڈ پر کلورین کے ارتقاء کی زیادہ صلاحیت بھی زیادہ ہوتی ہے۔
1960 کی دہائی میں ایچ بیئر کی طرف سے تجویز کردہ ٹائٹینیم بیس پر روتھینیم آکسائیڈ اور ٹائٹینیم آکسائیڈ کی کوٹنگ سے دھاتی آکسائیڈ الیکٹروڈ انوڈ مواد میں ایک بڑی اختراع تھی۔ روتھینیم ڈائی آکسائیڈ میں بعض انوڈ رد عمل جیسے کلورین ارتقاء اور آکسیجن کے ارتقاء کے لیے اچھی اتپریرک سرگرمی ہوتی ہے، اور یہ نسبتاً کم سیل وولٹیج کے ساتھ اعلی کرنٹ کثافت پر کام کر سکتی ہے۔ سب سے نمایاں خصوصیت یہ ہے کہ اس میں اچھی کیمیائی استحکام ہے اور اس کی کام کرنے والی زندگی گریفائٹ اینوڈز سے کہیں زیادہ لمبی ہے۔ مثال کے طور پر، کلور الکالی کی پیداوار میں استعمال ہونے والے ڈایافرام الیکٹرولائزرز میں، ان کی عمر 10 سال سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے۔ کیونکہ یہ corrode آسان نہیں ہے اور جہتی طور پر مستحکم ہے، اسے جہتی طور پر مستحکم انوڈ کہا جاتا ہے۔ مختلف ضروریات اور استعمال کے مطابق ڈھالنے کے لیے، کوٹنگ میں دیگر اجزاء شامل کیے جا سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ٹن اور اریڈیم کو شامل کرنے سے آکسیجن کی زیادہ صلاحیت میں اضافہ ہو سکتا ہے اور انوڈ کی سلیکٹیوٹی کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ پلاٹینم کا اضافہ الیکٹروڈ کے استحکام کو بہتر بنا سکتا ہے۔ اس وقت، قیمتی دھاتی لیپت دھاتی انوڈس کو کیمیائی صنعت میں بڑے پیمانے پر فروغ دیا گیا ہے۔
پگھلے ہوئے نمک کے الیکٹرولائزرز میں، کیونکہ الیکٹرولائسز کا درجہ حرارت پانی کے محلول والے الیکٹرولائزرز کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتا ہے، اس لیے انوڈ مواد کی ضروریات سخت ہوتی ہیں۔ پگھلے ہوئے سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ کے برقی تجزیہ کے لیے عام طور پر اسٹیل، نکل اور ان کے مرکب استعمال کیے جاتے ہیں۔ پگھلے ہوئے کلورائد کے برقی تجزیہ کے لیے، صرف گریفائٹ ہی استعمال کیا جا سکتا ہے۔
کیتھوڈ
جب دھات یا کھوٹ کو کیتھوڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، چونکہ یہ نسبتاً منفی صلاحیت پر کام کرتا ہے، یہ اکثر کیتھوڈک تحفظ میں کردار ادا کر سکتا ہے اور کم سنکنرن ہوتا ہے، اس لیے کیتھوڈ مواد کو منتخب کرنا آسان ہوتا ہے۔ ایک آبی الیکٹرولائٹک سیل میں، کیتھوڈ عام طور پر ہائیڈروجن ارتقائی رد عمل پیدا کرتا ہے اور اس کی زیادہ صلاحیت ہوتی ہے۔ لہذا، کیتھوڈ مواد کی بنیادی بہتری کی سمت ہائیڈروجن ارتقاء کو زیادہ امکان کو کم کرنا ہے۔ سوائے اس کے کہ جب سلفیورک ایسڈ کو الیکٹرولائٹ کے طور پر استعمال کیا جائے، لیڈ یا گریفائٹ کو کیتھوڈ کے طور پر استعمال کیا جانا چاہیے، کم کاربن اسٹیل عام طور پر استعمال ہونے والا کیتھوڈ مواد ہے۔ بجلی کی کھپت کو کم کرنے کے لیے، فی الحال اعلی مخصوص سطح کے رقبے اور کیٹلیٹک سرگرمی کے ساتھ کیتھوڈس تیار کرنے کے لیے مختلف طریقے استعمال کیے جاتے ہیں، جیسے غیر محفوظ نکل چڑھایا کیتھوڈس۔
مصنوعات کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے، خصوصی کیتھوڈ مواد بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، مرکری کیتھوڈ میں مرکری طریقہ استعمال کرتے ہوئے کاسٹک سوڈا پیدا کرنے کے لیے نمکین پانی کے محلول کو الیکٹرولائز کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، مرکری سے ہائیڈروجن ارتقاء کی زیادہ صلاحیت سوڈیم آئنوں کو خارج کرنے کے لیے سوڈیم املگام پیدا کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے، جو پھر ایک خصوصی میں استعمال ہوتی ہے۔ سازوسامان، سوڈیم املگام اعلی طہارت، اعلی ارتکاز الکلی محلول تیار کرنے کے لیے پانی کے ساتھ گل جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، برقی توانائی کو بچانے کے لیے، آکسیجن استعمال کرنے والے کیتھوڈ کو ہائیڈروجن ارتقاء کے رد عمل کو بدلنے کے لیے کیتھوڈ میں آکسیجن کو کم کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نظریاتی حسابات کے مطابق، سیل وولٹیج کو 1.23V سے کم کیا جا سکتا ہے۔
2. ڈایافرام
کیتھوڈ اور اینوڈ مصنوعات کے اختلاط کو روکنے اور ممکنہ نقصان دہ ردعمل سے بچنے کے لیے، الیکٹرولائٹک خلیوں میں، ڈایافرام بنیادی طور پر کیتھوڈ اور اینوڈ چیمبرز کو الگ کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ ڈایافرام میں آئنوں کو انووں یا بلبلوں کو گزرنے کی اجازت دینے کے بغیر گزرنے کی اجازت دینے کے لئے ایک خاص پوروسیٹی کی ضرورت ہوتی ہے۔ جب کرنٹ ڈایافرام سے گزرتا ہے، تو ڈایافرام کا اومک وولٹیج ڈراپ کم ہونا چاہیے۔ کارکردگی کے یہ تقاضے استعمال کے دوران بنیادی طور پر غیر تبدیل ہوتے رہتے ہیں، اور انہیں کیتھوڈ اور اینوڈ چیمبرز میں الیکٹرولائٹس کے عمل کے تحت اچھی کیمیائی استحکام اور مکینیکل طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔ پانی کو الیکٹرولائز کرتے وقت، کیتھوڈ اور اینوڈ چیمبرز میں الیکٹرولائٹس ایک جیسے ہوتے ہیں۔ الیکٹرولائٹک سیل کے ڈایافرام کو صرف کیتھوڈ اور اینوڈ چیمبرز کو الگ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ ہائیڈروجن اور آکسیجن کی پاکیزگی کو یقینی بنایا جا سکے اور ہائیڈروجن اور آکسیجن کے اختلاط سے ہونے والے دھماکوں کو روکا جا سکے۔ ایک زیادہ عام اور پیچیدہ صورت حال یہ ہے کہ الیکٹرولائٹک سیل کے کیتھوڈ اور اینوڈ چیمبرز میں الیکٹرولائٹ کمپوزیشن مختلف ہیں۔ اس وقت، ڈایافرام کو کیتھوڈ اور انوڈ چیمبرز کے الیکٹرولائٹس میں الیکٹرولائٹک مصنوعات کے باہمی پھیلاؤ اور تعامل کو روکنے کی بھی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر، ڈایافرام الیکٹرولیٹک سیل میں کلور الکالی کی پیداوار کیتھوڈ چیمبر سے انوڈ چیمبر تک ہائیڈرو آکسائیڈ آئنوں کی مزاحمت کو بڑھا سکتی ہے۔
ڈایافرام غیر فعال مواد سے بنے ہوتے ہیں، جیسے کہ ایسبیسٹوس ڈایافرام طویل عرصے سے کلور الکالی صنعت میں استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، ایسبیسٹوس سیپریٹرز کی کارکردگی غیر مستحکم ہے۔ جب نمکین پانی میں کیلشیم اور میگنیشیم کی نجاست ہوتی ہے، تو الگ کرنے والے میں ہائیڈرو آکسائیڈ کی بارش آسانی سے پیدا ہوتی ہے، جس سے پارگمیتا کم ہو جاتی ہے۔ نسبتاً زیادہ درجہ حرارت پر اور الیکٹرولائٹ کی کارروائی کے تحت، سوجن اور ڈھیلا پڑ سکتا ہے۔ اتارو۔ اس مقصد کے لیے ایسبیسٹوس میں رال کو مضبوط کرنے والے مواد کے طور پر شامل کیا جا سکتا ہے، یا رال کے ساتھ ایک مائیکرو پورس جھلی بنائی جا سکتی ہے، جو کہ استحکام اور میکانکی طاقت کو بہت بہتر بنا سکتی ہے۔ حالیہ برسوں میں کلور الکالی کی پیداوار میں تیار کی گئی کیشن ایکسچینج جھلی جھلی کے مواد کی ایک نئی قسم ہے۔ اس میں آئن پارمیشن کے لیے سلیکٹیوٹی ہے، جو بنیادی طور پر کلورائد آئنوں کو کیتھوڈ چیمبر میں داخل ہونے سے روک سکتی ہے، تاکہ انتہائی کم سوڈیم کلورائیڈ مواد کے ساتھ ایک الکلی محلول تیار کیا جا سکے۔