Bipolar electrochemistry
ಬೈಪೋಲಾರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಎಂಬುದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿನ ವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಒಂದು ವಿದ್ಯಮಾನವಾಗಿದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಈ ಧ್ರುವೀಕರಣವು ತಲಾಧಾರದ ಎರಡು ತುದಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ವಸ್ತುವಿನ ಗಾತ್ರದಿಂದ ಗುಣಿಸಲಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸಾಕಷ್ಟು ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದ್ದರೆ, ನಂತರ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಸ್ತುವಿನ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗಳು ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಕಡಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಪಿಹೆಚ್ ಸೂಚಕ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ತೂಕದ ದೋಣಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ಲಾಟಿನಂ ತಂತಿಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸರಳ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ಎರಡು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾದ್ಯಂತ 30 ವಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತಂತಿಯ ಒಂದು ತುದಿಯಲ್ಲಿ (ಕ್ಯಾಥೋಡ್) ನೀರಿನ ಕಡಿತ ಮತ್ತು ಪಿಹೆಚ್ ಹೆಚ್ಚಳ (ಒಹೆಚ್-ರಚನೆ) ಮತ್ತು ಆನೋಡಿಕ್ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ಪಿಹೆಚ್ ಇಳಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಧ್ರುವಗಳು ಅನ್ವಯಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ತಮ್ಮನ್ನು ಜೋಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳು ನೇರ ಸಂಪರ್ಕವಿಲ್ಲದೆ, ಅದೇ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದಲ್ಲಿ, ಸಾಕಷ್ಟು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಆನೋಡ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ನಡುವೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಇರಿಸಿದಾಗ; ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ಎರಡೂ ವಿಪರೀತಗಳಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಮತ್ತು ಆನಾಡಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ, ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು ಬೈಪೋಲಾರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ (ಬಿಪಿಇ) ಆಗುತ್ತದೆ; ವಿದ್ಯುತ್ ಪೂರೈಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ನೇರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಂಪರ್ಕವಿಲ್ಲದ ಅಯಾನಿಕ ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ವಸ್ತು, ಇದು ಅದರ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ (ಧ್ರುವಗಳು) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ (ಕಡಿತ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ; ಅಂದರೆ ಇದು ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಮತ್ತು ಆನೋಡ್ ಆಗಿದೆ. ಇದು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಕಾರಣಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆಃ ಕೇಸ್ (ಎ) ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ (ವಿಎಂ) ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ (ವಿಎಸ್) ನಡುವಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು (η) ಸಂಭಾವ್ಯ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಬಿಪಿಇ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿ ನಂತರದಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಒಂದು ವಿಪರೀತವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು (ಆನೋಡ್ + η) ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ವಿಪರೀತವು ಕಡಿಮೆ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು (ಕ್ಯಾಥೋಡ್-η) ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್ ಪೊಟೆನ್ಶಿಯಲ್ (ವಿಎಸ್) ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್/ಡ್ರಾಪ್ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ; ಬಿಪಿಇ ಧ್ರುವಗಳ ನಡುವೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಪೊಟೆನ್ಶಿಯಲ್ (ವಿಎಂ) ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಅಯಾನೀಕರಿಸಿದ ನೀರಿಗೆ 5 ಎಸ್ಎಸ್/ಮೀ ಮತ್ತು ಸಮುದ್ರದ ನೀರಿಗೆ 5 ಎಸ್/ಮೀ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಣದ ವಾಹಕತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಕ್ಕಿನ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಗೆ 106 ಎಸ್/ಮೀ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯಿಂದಾಗಿ ಇದು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಕೇಸ್ (ಬಿ) ಬಿಪಿಇಯಲ್ಲಿ ಹರಿಯುವ ಪ್ರವಾಹವು ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ನಿರೋಧಕ ಪ್ರವಾಹ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ; ಆನೋಡ್ನಿಂದ ಕರೆಂಟ್ ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಬದಿಯ (ಡಿ/ನೀಲಿ) ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಸೈಡ್ ಡಿ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಆಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ). ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಪ್ರವಾಹವು ಹೊರಹೋಗುವ ಬದಿಯಲ್ಲಿ (ಬಿ/ಕೆಂಪು), ಅದು ಅನೋಡಿಕಲ್ ಆಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಹೆಚ್ಚು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ) ಮತ್ತು ನಾಶವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ದಿಕ್ಕಿನ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಧ್ರುವೀಕರಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಎಲ್ಲಾ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಮತ್ತು ಇತ್ತೀಚಿನ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ಪುಸ್ತಕಗಳು ಮತ್ತು ಎನ್ಎಸಿಇ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಮಾನದಂಡಗಳಲ್ಲಿ ಬಹುತೇಕವಾಗಿ ಅಂಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಪೈಪ್ಲೈನ್ಗಳು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ರಚನೆಗಳ ನಡುವಿನ ಡಿಸಿ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ತುಕ್ಕು ಮತ್ತು ಲೇಪನದ ವಿಭಜನೆಯ ವಿವರಣೆಯಾಗಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಸಂರಕ್ಷಿತ ಅಥವಾ ಅಸುರಕ್ಷಿತ ರಚನೆಗಳು, ರೈಲ್ವೆಗಳು ಮತ್ತು ಎಚ್. ವಿ. ಡಿ. ಸಿ). ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರತಿರೋಧಕ, ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು (ವಿಎಸ್) ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಧ್ರುವಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತವೆ (ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರವಾಹವು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊರಹೋಗುತ್ತದೆ). ಕೇಸ್ (ಸಿ) ಬಿಪಿಇಯ ಪ್ರತಿ ಧ್ರುವದಲ್ಲಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ (ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಸಾಕಾಗಬಹುದು ಅಥವಾ ಇಲ್ಲದಿರಬಹುದು). ದ್ರಾವಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲದಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಪೊಟೆನ್ಷಿಯೋಸ್ಟಾಟ್) ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ದ್ರಾವಣದ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗಬೇಕಾದರೆ, ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿರುವ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯ ಅಣುಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ-ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ-ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗಬಹುದು. ಇದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಂಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಓಮ್ನ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ದ್ರಾವಣದ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಹೊರ-ಪರಿಪಥದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ಪ್ರವಾಹದೊಂದಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು (ವಿಎಸ್) ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಬೈಪೋಲಾರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯ ವಿದ್ಯಮಾನವು 1970ರ ದಶಕದಿಂದಲೂ ಪರಿಚಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಕೆಲವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ರಿಯಾಕ್ಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್-ಗಾತ್ರದ ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನೀರಿನ ವಿಭಜನೆ ಸಾಧ್ಯ ಎಂದು ಮಾರ್ಟಿನ್ ಫ್ಲೀಷ್ಮನ್ ಮತ್ತು ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ತೋರಿಸಿದಾಗಿನಿಂದ ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಮುದಾಯದ ಆಸಕ್ತಿಯು ಬಹಳಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಅಸಮಮಿತಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ-ರಚನೆಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ, ವಿಶ್ಲೇಷಣಾತ್ಮಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ, ಮೈಕ್ರೋ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋ ಆಬ್ಜೆಕ್ಟ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ನಂತಹ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ