प्लैटिनम हाइड्रोजन को किस प्रकार उत्प्रेरित करता है?
हाइड्रोजन और ऑक्सीजन प्लैटिनम उत्प्रेरक (दहन प्रतिक्रिया नहीं) के तहत प्रतिक्रिया करते हैं। प्रतिक्रिया के बाद, प्लैटिनम बिना किसी रासायनिक परिवर्तन के समान रहता है। यह प्रतिक्रिया घर पर नहीं की जा सकती, क्योंकि प्रतिक्रिया दर प्लैटिनम ब्लैक और गैस के सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है। आम तौर पर, ईंधन कोशिकाओं में प्लैटिनम ब्लैक और प्लैटिनम की मात्रा बहुत कम होती है, लेकिन क्षेत्र बड़ा होता है, इसलिए प्रतिक्रिया दर बहुत तेज़ होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से अमोनिया में किया जाता है। रासायनिक प्रक्रियाएँ जैसे ऑक्सीकरण, असंतृप्त यौगिकों का ऑक्सीकरण और हाइड्रोजनीकरण, गैसों से कार्बन मोनोऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड और कार्बनिक पदार्थों को हटाना, एल्केन और एल्केन का हाइड्रोइसोमेराइजेशन आदि।
धातु प्लैटिनम हाइड्रोजन को कैसे सोखता है?
प्लैटिनम धातु एक संक्रमण धातु है।
अधिकांश संक्रमण धातुओं में उत्प्रेरक गुण होते हैं, जो इस तथ्य से निर्धारित होता है कि उनके परमाणुओं के d इलेक्ट्रॉनों की बाहरी परत पूरी तरह से भरी नहीं होती है। चूँकि d इलेक्ट्रॉन परत पूरी तरह से भरी नहीं होती है, इसलिए संक्रमण धातुओं में गैस चरण स्थितियों में एक या अधिक गैसों को सोखने की क्षमता होती है।
बैटरी इलेक्ट्रोड की सतह पर महीन प्लैटिनम पाउडर की परत चढ़ाई जाती है। प्लैटिनम में गैस को अवशोषित करने की प्रबल क्षमता होती है और इसके गुण स्थिर होते हैं।
प्लैटिनम हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। प्लैटिनम की उपस्थिति में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। तंत्र यह हो सकता है कि प्लैटिनम हाइड्रोजन को अवशोषित कर सकता है और इसकी सक्रियण ऊर्जा को कम कर सकता है।
कौन सी धातु हाइड्रोजन के अपघटन को उत्प्रेरित कर सकती है?
प्लैटिनम उत्प्रेरक (अंग्रेजी नाम प्लैटिनम उत्प्रेरक) मुख्य सक्रिय घटक के रूप में धातु प्लैटिनम से बने उत्प्रेरक के लिए एक सामान्य शब्द है। एल्युमिना जैसे वाहक पर प्लैटिनम धातु जाल, प्लैटिनम ब्लैक या प्लैटिनम का उपयोग करें, और इसमें धातु रेनियम जैसे सह-उत्प्रेरक घटक भी हो सकते हैं। इसका उपयोग मुख्य रूप से अमोनिया ऑक्सीकरण, पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन सुधार, असंतृप्त यौगिकों के ऑक्सीकरण और हाइड्रोजनीकरण, और गैसों से कार्बन मोनोऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड को हटाने जैसी प्रक्रियाओं में किया जाता है। यह एक उत्प्रेरक है जिसका उपयोग अक्सर रासायनिक, पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योग प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं में किया जाता है।
चिकना प्लैटिनम इलेक्ट्रोड जल को विभाजित करने में अच्छा क्यों है?
क्योंकि इलेक्ट्रोड का उत्प्रेरक प्रभाव मुख्य रूप से दो कारकों पर निर्भर करता है: इलेक्ट्रोड सतह सामग्री, और इलेक्ट्रोड सतह की स्थिति (खुरदरापन या चिकनापन)। पानी को इलेक्ट्रोलाइज़ करने के लिए प्लैटिनम को कैथोड के रूप में उपयोग करने से कैथोड की हाइड्रोजन विकास क्षमता कम हो जाएगी, जिससे कैथोड इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया को आगे बढ़ाना आसान हो जाएगा।
बुनियादी सिद्धांत: कैथोड प्रतिक्रिया दो प्रक्रियाओं में विभाजित है: 1. पानी या हाइड्रोजन आयनों को पहले मध्यवर्ती उत्पाद हाइड्रोजन परमाणुओं का उत्पादन करने के लिए कम किया जाता है। यह चरण प्रतिक्रिया की कठिनाई को निर्धारित करने की कुंजी है। 2. हाइड्रोजन परमाणुओं को फिर हाइड्रोजन अणुओं में जोड़ा जाता है, जो हाइड्रोजन गैस है।
प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का मध्यवर्ती उत्पाद के हाइड्रोजन परमाणुओं पर अच्छा सोखना प्रभाव होता है, जिससे हाइड्रोजन परमाणुओं की गतिविधि कम हो जाती है, जिससे प्रतिक्रिया की प्रगति को बढ़ावा मिलता है। यदि कुछ प्रक्रियाओं, जैसे कि इलेक्ट्रोप्लेटिंग ब्लैक प्लैटिनम का उपयोग इलेक्ट्रोड सतह को खुरदरा करने के लिए किया जाता है ताकि एक पाले सेओढ़े या छिद्रपूर्ण अवस्था बनाई जा सके, तो इलेक्ट्रोकैटेलिटिक प्रदर्शन और भी बेहतर होगा।
जल इलेक्ट्रोलिसिस उत्प्रेरक क्या है?
उत्प्रेरक आमतौर पर इलेक्ट्रोलाइज्ड पानी की सक्रियण ऊर्जा को बहुत कम कर सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रोलाइज्ड पानी की ओवरपोटेंशियल कम हो जाती है। उत्प्रेरक की गुणवत्ता पानी को इलेक्ट्रोलाइज करने के लिए आवश्यक कुल वोल्टेज और विद्युत ऊर्जा को हाइड्रोजन ऊर्जा में बदलने की दक्षता निर्धारित करती है।
उदाहरण के लिए, दो ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड से बने इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए आमतौर पर 2 V से अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है, क्योंकि ग्रेफाइट एक आदर्श उत्प्रेरक नहीं है, जबकि दो स्टेनलेस स्टील इलेक्ट्रोड से बने इलेक्ट्रोलाइटिक सेल को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए लगभग 1.6-1.8V के वोल्टेज की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन। ऊर्जा रूपांतरण दक्षता बढ़ाने के लिए नए उत्प्रेरकों पर शोध करना ऊर्जा क्षेत्र में बहुत ध्यान देने का विषय है।
अम्लीय वातावरण में, प्लैटिनम हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक है। इसमें लगभग कोई ओवरपोटेंशियल नहीं है और बहुत कम टैफेल ढलान (वर्तमान को 10 गुना बढ़ाने के लिए आवश्यक अतिरिक्त वोल्टेज) है। यह लगभग एक आदर्श उत्प्रेरक है। हालांकि, प्लैटिनम कीमती धातु संसाधनों की कमी के कारण, वैज्ञानिक कुछ सस्ते उत्प्रेरक (संक्रमण धातु सल्फाइड, कार्बाइड और फॉस्फाइड) की तलाश कर रहे हैं।
इरिडियम ऑक्साइड ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक है, लेकिन यह भी दुर्लभ संसाधनों पर निर्भर करता है। साथ ही, उच्च क्षमता और अम्लीय वातावरण के कारण, बहुत कम पदार्थ ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक गतिविधि और स्थिरता एक साथ प्रदर्शित कर सकते हैं, इसलिए अब तक इरिडियम ऑक्साइड का कोई प्रतिस्थापन नहीं मिला है।
क्षारीय वातावरण में, प्लैटिनम और इरीडियम ऑक्साइड अभी भी अच्छे उत्प्रेरक हैं, लेकिन क्षारीय वातावरण में ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की स्थिरता के कारण, कम परमाणु संख्या वाले संक्रमण धातु यौगिकों के लिए अधिक विकल्प हैं।
उदाहरण के लिए, निकल-आधारित मिश्रधातुएं हाइड्रोजन विकास प्रतिक्रिया के लिए उत्कृष्ट उत्प्रेरक गतिविधि और स्थिरता प्रदर्शित करती हैं, और निकल-लौह-आधारित मिश्रित सामग्री और कुछ पेरोव्स्काइट सामग्री ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया के लिए उत्कृष्ट उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करती हैं।
हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं में प्लैटिनम उत्प्रेरण का सिद्धांत क्या है?
उत्प्रेरक सिद्धांत यह है कि ईंधन सेल के सकारात्मक इलेक्ट्रोड में उत्प्रेरक (प्लैटिनम) के माध्यम से हाइड्रोजन को इलेक्ट्रॉनों और हाइड्रोजन आयनों (प्रोटॉन) में विघटित किया जाता है। प्रोटॉन प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली (प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन) से होकर नकारात्मक इलेक्ट्रोड तक जाते हैं और ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी और गर्मी बन जाते हैं।
संबंधित इलेक्ट्रॉन बाहरी सर्किट के माध्यम से सकारात्मक इलेक्ट्रोड से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में प्रवाहित होते हैं। हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के व्यावसायिक उपयोग के लिए, सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक लागत नियंत्रण है। ईंधन सेल वाहनों की वर्तमान लागत सामान्य कारों की तुलना में लगभग पाँच गुना है। इसके मुख्य घटक को प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली कहा जाता है। यह हाइड्रोजन में इलेक्ट्रॉनों को प्रोटॉन में अलग कर सकता है, और फिर उन्हें सकारात्मक इलेक्ट्रोड से नकारात्मक इलेक्ट्रोड में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए पानी और गर्मी का उत्पादन करने के लिए एक्सचेंज कर सकता है। तदनुसार, प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली का मूल उत्प्रेरक प्लैटिनम है। प्लैटिनम एक कीमती धातु है, जो आमतौर पर प्लैटिनम है, शादी की अंगूठियों की सामग्री। बड़े पैमाने पर व्यावसायीकरण को बढ़ावा देने के लिए, एक तरफ, उत्प्रेरक की मात्रा को कम किया जाना चाहिए, और दूसरी तरफ, कम लागत वाली वैकल्पिक सामग्री की तलाश करनी चाहिए।
हाइड्रोजन ऊर्जा में प्लैटिनम की क्या भूमिका है?
प्लैटिनम आधारित हाइड्रोजन ईंधन सेल में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को मिलाकर बिजली पैदा की जाती है, जबकि पानी और गर्मी ही एकमात्र उप-उत्पाद होते हैं। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अणु प्लैटिनम उत्प्रेरक से लेपित प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (PEM) के माध्यम से प्रतिक्रिया करते हैं और संयोजित होते हैं।
प्लैटिनम ईंधन कोशिकाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में विशेष रूप से उपयुक्त है, क्योंकि यह हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को इष्टतम दर पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है, साथ ही यह ईंधन सेल के अंदर जटिल रासायनिक वातावरण और उच्च धारा घनत्व को झेलने के लिए पर्याप्त रूप से स्थिर रहता है, ताकि यह दीर्घ अवधि तक प्रभावी रूप से कार्य कर सके।
ईंधन सेल में बैटरी जैसी ही कई विशेषताएं होती हैं- शांत संचालन, कोई हिलता हुआ भाग नहीं, और विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया जो बिजली पैदा करती है। हालाँकि, बैटरी के विपरीत, ईंधन सेल को चार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है और ईंधन उपलब्ध होने पर अनिश्चित काल तक काम कर सकते हैं। एक ईंधन सेल बैटरी को सिस्टम घटक के रूप में उपयोग कर सकता है ताकि वह उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को संग्रहीत कर सके।