प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (PEM) इलेक्ट्रोलाइज़र में टाइटेनियम का अनुप्रयोग महत्वपूर्ण है, मुख्य रूप से इसके उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, यांत्रिक शक्ति और विद्युत चालकता के कारण। PEM इलेक्ट्रोलाइज़र में टाइटेनियम के विशिष्ट अनुप्रयोग और लाभ निम्नलिखित हैं:
1. इलेक्ट्रोड में टाइटेनियम का अनुप्रयोग
एनोड
- सामग्री का चयन:एनोड सब्सट्रेट के रूप में टाइटेनियम, अपने उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के कारण, विशेष रूप से मजबूत ऑक्सीकरण वातावरण के लिए उपयुक्त है।
- सतह का उपचार:एनोड की सतह को आमतौर पर इलेक्ट्रोकैटेलिटिक प्रदर्शन और स्थायित्व को बेहतर बनाने के लिए कीमती धातु ऑक्साइड (जैसे रूथेनियम ऑक्साइड, इरिडियम ऑक्साइड) के साथ लेपित किया जाता है। ये कोटिंग्स एनोड को एक कुशल इलेक्ट्रोकैटेलिटिक प्रतिक्रिया क्षमता प्रदान करती हैं जबकि इसकी सेवा जीवन को बढ़ाती हैं।
- लाभ:
- जंग प्रतिरोध:टाइटेनियम अम्लीय और ऑक्सीकरण वाले वातावरण में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, तथा इलेक्ट्रोड सामग्रियों को इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा संक्षारित होने से बचाता है।
- उच्च यांत्रिक शक्ति:उच्च धारा घनत्व और लंबे समय तक चलने का सामना कर सकता है।
कैथोड
- सामग्री का चयन:टाइटेनियम का उपयोग कैथोड सब्सट्रेट के रूप में भी किया जाता है, जिसे प्लैटिनम और अन्य कीमती धातु उत्प्रेरकों के साथ लेपित किया जाता है।
- लाभ:
- जंग प्रतिरोध:यद्यपि कैथोड वातावरण अधिक अपचायक है, फिर भी टाइटेनियम अच्छा संक्षारण प्रतिरोध दिखा सकता है।
- उत्प्रेरक गतिविधि:प्लैटिनम उत्प्रेरक, टाइटेनियम कैथोड को हाइड्रोजन उत्पन्न करने में बहुत कुशल बनाते हैं।
2. द्विध्रुवीय प्लेटों में टाइटेनियम का अनुप्रयोग
समारोह
- विद्युतीयचालकता:द्विध्रुवीय प्लेटों को उच्च विद्युत चालकता की आवश्यकता होती है, और टाइटेनियम एक चालक परत (जैसे कार्बन या अन्य चालक सामग्री) का लेप लगाकर इस आवश्यकता को पूरा कर सकता है।
- द्रव वितरण:द्विध्रुवीय प्लेट को प्रतिक्रिया गैस (जल और परिणामी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) को समान रूप से वितरित करने के लिए एक प्रवाह चैनल के साथ डिज़ाइन किया गया है।
- संरचनात्मक समर्थन:इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की स्थिरता और मजबूती सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक यांत्रिक समर्थन और सीलिंग प्रदान करें।
लाभ
- संक्षारण प्रतिरोध: टाइटेनियम में अम्लीय, क्षारीय और क्लोरीनयुक्त वातावरण के प्रति उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है।
- हल्का वजन: कम घनत्व इलेक्ट्रोलाइजर की समग्र संरचना को हल्का बनाता है।
- यांत्रिक शक्ति: टाइटेनियम की उच्च शक्ति यह सुनिश्चित करती है कि द्विध्रुवीय प्लेट परिचालन दबाव और यांत्रिक तनाव का सामना कर सके।
- लंबा जीवन: मजबूत स्थायित्व, रखरखाव और प्रतिस्थापन की आवृत्ति को कम करना।
3. अन्य घटकों में टाइटेनियम का अनुप्रयोग
समर्थन संरचना और फिटिंग
- आधार संरचना:टाइटेनियम का उपयोग इलेक्ट्रोलाइजर के सपोर्ट फ्रेम और अन्य संरचनात्मक घटकों के निर्माण के लिए किया जाता है, जिससे समग्र प्रणाली की स्थिरता और स्थायित्व सुनिश्चित होता है।
- कनेक्टर्स:टाइटेनियम बोल्ट और फास्टनरों का उपयोग इलेक्ट्रोलाइटिक सेल घटकों को जोड़ने और जोड़ने के लिए किया जाता है, जिससे विश्वसनीय यांत्रिक बंधन प्रदान होता है।
अनुप्रयोग उदाहरण
1. हाइड्रोजन उत्पादन के लिए हाइड्रोइलेक्ट्रोलिसिस:
- पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर में, टाइटेनियम एनोड और कैथोड को प्लैटिनम और इरीडियम जैसे उत्प्रेरकों के साथ लेपित किया जाता है, जिससे जल अपघटन द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन की दक्षता और स्थायित्व में उल्लेखनीय सुधार होता है।
2. क्लोर-क्षार उद्योग:
- टाइटेनियम इलेक्ट्रोड का उपयोग क्लोर-क्षार उद्योग में इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में व्यापक रूप से किया जाता है, जिसमें नमक के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए क्लोरीन गैस और सोडियम हाइड्रोक्साइड का उत्पादन किया जाता है, जो उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और लंबे जीवन को दर्शाता है।
3. ऊर्जा भंडारण और रूपांतरण:
- टाइटेनियम द्विध्रुवीय प्लेटों का उपयोग हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं में विद्युत धारा संग्रहण और प्रतिक्रिया गैस वितरण के लिए ईंधन सेल प्रणालियों में किया जाता है।
सारांश
पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर में टाइटेनियम के उपयोग से उपकरणों के प्रदर्शन और स्थायित्व में उल्लेखनीय सुधार होता है। इसका उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, उच्च यांत्रिक शक्ति और हल्के वजन के गुण इसे इलेक्ट्रोलाइटिक सेल इलेक्ट्रोड, द्विध्रुवीय प्लेटों और अन्य महत्वपूर्ण घटकों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाते हैं। टाइटेनियम सामग्री की उच्च लागत के बावजूद, कुशल हाइड्रोजन उत्पादन में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका इसे औद्योगिक और ऊर्जा अनुप्रयोगों में बहुत संभावनाएं देती है। प्रौद्योगिकी की उन्नति और उत्पादन पैमाने के विस्तार के साथ, पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर में टाइटेनियम का उपयोग अधिक व्यापक और आर्थिक रूप से व्यवहार्य होगा।
