Ngày đăng: 14 - 02 -2020

Ít nhà khoa học hoặc kỹ sư nhận thức được hết tầm quan trọng của ngành điện hoá đối với lĩnh vực làm việc của họ hoặc đối với công nghệ hiện đại. Thực tế, điện hóa đang hỗ trợ rất tích cực các ngành khác nhau như: chẩn đoán y khoa, sinh học, hóa học, môi trường, vật liệu và cơ khí vv…

Mặc dù dựa trên cơ sở các nguyên lý cơ bản như nhau nhưng công nghệ liên quan tới các ứng dụng này có thể hoàn toàn khác nhau. Ví dụ, dòng điện đi qua điện cực có thể thay đổi từ 90-9 đến 106 ampe và diện tích điện cực có thể từ 10-12 đến 109 m2.

Lịch sử của ngành điện hóa bắt đầu từ trước năm 1800. Các tên tuổi như Volta, Galvani, Day, Faraday, Grove, Kolbe và Leclanché rất quen thuộc với nhiều người.

Trong phòng thí nghiệm, sự phát triển kỹ thuật điện hóa đã tạo ra các thiết bị đáng tin cậy và dễ sử dụng để nghiên cứu phản ứng điện cực. Các phương pháp vôn-ampe vòng, vi điện cực, trở kháng dòng xoay chiều hiện đang được những người không phải là chuyên gia điện hóa sử dụng rộng rãi để nghiên cứu trong các lĩnh vực khác nhau. Những số liệu điện hóa này cho phép hiểu biết sâu hơn nhiều về mặt vật lý và hóa học của điện cực, đồng thời cũng đã mở ra các lĩnh vực nghiên cứu hoàn toàn mới. Thí dụ, sinh điện hóa tự nó đã được hình thành như một ngành học rất phát triển. Gần đây khi chuyển sang công nghệ nano, các nghiên cứu mới lại hoạt động tại ranh giới phân chia giữa điện hóa với khoa học vật liệu và sinh học.

Về mặt công nghệ đã có những phát triển quan trọng trong việc xác định các vật liệu điện cực mới, cũng như các tiến bộ trong thiết kế điện cực và màng thẩm thấu ion có tính lựa chọn cao. Cũng không quá cường điệu khi nói rằng đã có một cuộc cách mạng trong ngành điện hóa.

Điện hóa là gì?

Điện hóa là một nhánh  của hóa học liên quan đến sự tương tác giữa các hiệu ứng điện và hóa học. Một phần quan trọng của lĩnh vực này là nghiên cứu những biến đổi hóa học gây ra bởi dòng điện và quá trình sinh ra năng lượng điện bởi các phản ứng hóa học. Trên thực tế, lĩnh vực điện hóa bao gồm các hiện tượng khác nhau.

Công nghiệp sản xuất xút – clo cho thấy một cách rõ ràng lợi ích thu được từ các tiến bộ của ngành điện hóa. Các yêu cầu tiêu tốn năng lượng thấp hơn, sản phẩm chất lượng cao hơn và quan tâm đến bảo vệ môi trường hơn đã cần tới các thùng điện phân màng bán thấm – membrane và hoàn toàn thay thế kiểu thùng điện phân điện cực thủy ngân và thùng điện phân màng ngăn – diaphragm – là công nghệ đã được dùng rất rộng rãi trong công nghiệp xút – clo. Dưới đây chúng tôi chọn giới thiệu 4 ví dụ nổi bật trong những ứng dụng gần đây của công nghệ điện hóa.

  1. Triển khai các loại ăcquy mới

Đây là các loại ăcqui cho ngành khai thác năng lượng mặt trời hoặc gió cho sản xuất điện ở quy mô lớn. Suốt 8 năm qua, Hãng Năng lượng Innogy Technology Venture đã triển khai một loại ăcquy dòng oxy hóa – khử để tích trữ năng lượng. Ăcquy Regenesys sử dụng cặp polysunfua/ sunfua và tribro- mua/ bromua trong bình điện phân dòng có màng membrane.

  1. Sản xuất hợp chất hóa học

Công nghệ điện phân, sử dụng để sản xuất cả hóa chất vô cơ và hữu cơ, cũng là một phương pháp hợp lý về mặt môi trường. Công ty BASF ở Đức đã vận hành một số công nghệ như vậy

  1. Xử lý nước thải

Quá trình điện phân cũng được sử dụng trong xử lý nước thải. Có lẽ thành công nhất là việc làm giảm hàm lượng ion kim loại nặng và kim loại chuyển tiếp trong nước thải. Trong nhiều trường hợp, công nghệ này cũng cho phép kim loại được tái sử dụng hoặc ở dạng hoàn nguyên hoặc ở trong dung dịch đậm dặc. Hãng EA Technology đã phát triển công nghệ Porocell, hiện đang được hãng Renovare International chào bán, cho phép lấy lại một số kim loại.

  1. Làm sạch và tinh chế nước

Điện thẩm tích (ED) về bản chất là một quá trình tách một số chất bằng màng membrane hoạt động bởi một điện trường, bằng phương pháp này người ta có thể thu được nước uống được từ nước mặn; tinh chế thực phẩm -xì dầu, sữa, nước quả; tách nitrat từ nước uống; tinh chế nước cho nồi hơi; xử lý nước cho các bể mạ điện, nước để pha huyết tương máu để tái sinh protein; tách kali tatrat khỏi rượu vang; làm sạch clorua trong chế tạo giấy Kraft, thu hồi thuốc rửa ảnh và thu hồi thuốc nhuộm v.v…

Ứng dụng lớn nhất là khử muối của nước lợ để uống. Hãng US Ionics đã chế tạo những thiết bị sản xuất hơn 104 m3/ngày nước chất lượng cao. France`s Eurodia Industrie đã xử lý cảm quan của rượu vang bằng cách loại bỏ tatrat và làm giảm hàm lượng nitrat trong nước uống v.v…

Thực vậy, khi chúng ta tìm kiếm các phương pháp sản xuất trên cơ sở công nghệ mới, không chất thải, các ứng dụng của điện hóa sẽ phát triển nhanh chóng. Tới đây, chắc chắn ngành điện hóa sẽ góp phần hỗ trợ cho các công nghệ năng lượng sạch, công nghệ sinh học và các quá trình khống chế, kiểm soát ô nhiễm và công nghệ chế tạo vật liệu trong tương lai.

Nguồn: Vinachem