कैथोडिक संरक्षण
कैथोडिक सुरक्षा धातु संरचनाओं को जंग से बचाने की एक विधि है। जिन धातुओं से ये संरचनाएं बनती हैं - आमतौर पर स्टील - जब वे पानी के साथ लगातार संपर्क में होते हैं, तो ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के माध्यम से जंग की संभावना होती है। प्रतिक्रिया में धातु को इलेक्ट्रॉन देना शामिल होता है और इसे पानी में घुले लवण के निशान द्वारा बढ़ावा दिया जाता है, जिससे पानी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है। इस तरह से जंग को एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के रूप में देखा जा सकता है। कैथोडिक संरक्षण धातु संरचना को कैथोड में बदल देता है - एक सकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड - एनोड के रूप में एक अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव धातु का उपयोग करके एक विद्युत रासायनिक सेल की स्थापना करके, ताकि संरचना अपने आसपास के इलेक्ट्रॉनों को न खो दे।
संरक्षण की इस पद्धति का उपयोग भूमिगत पाइप और टैंक पर किया जा सकता है; जमीन के ऊपर की संरचनाएं, जैसे कि बिजली के तोरण; और आंशिक रूप से जलमग्न संरचनाएं, जैसे जहाज और ड्रिलिंग रिसाव। इसका उपयोग प्रबलित कंक्रीट में स्टील की छड़ की रक्षा के लिए भी किया जा सकता है। जंग के लिए अधिक प्रतिरोधी धातुएं स्टील की तुलना में अधिक महंगी होती हैं और इसमें आवश्यक ताकत की कमी होती है, इसलिए संक्षारण-संरक्षित स्टील आमतौर पर सबसे अच्छा विकल्प होता है, हालांकि अन्य धातुएं जो खुरचना कर सकती हैं, वे भी इस तरह से संरक्षित हो सकती हैं।
स्टील में मुख्य रूप से लोहा होता है, जिसकी क्षमता -0.41 वोल्ट होती है। इसका मतलब है कि यह एक ऐसे वातावरण में इलेक्ट्रॉनों को खो देगा, जिसमें पानी की कम नकारात्मक क्षमता है, जैसे कि पानी, जो बारिश, संक्षेपण या नम, आसपास की मिट्टी के रूप में इस धातु के संपर्क में आ सकता है। लोहे के संपर्क में आने वाली पानी की बूंदें एक इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिका बनाती हैं जिसमें प्रतिक्रिया Fe -> Fe 2+ + 2e - द्वारा ऑक्सीकरण होता है। लोहे II (Fe 2+ ) आयन पानी में घुल जाते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन धातु के माध्यम से प्रवाहित होते हैं, और पानी के किनारे पर, इलेक्ट्रॉनों, ऑक्सीजन और पानी की परस्पर क्रिया से हाइड्रॉक्साइड (OH - ) आयन उत्पन्न होते हैं। प्रतिक्रिया: O 2 + 2H 2 O + 4e - -> 4OH - । नकारात्मक हाइड्रॉक्साइड आयन पानी में सकारात्मक लौह II आयनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, अघुलनशील लोहे II हाइड्रॉक्साइड (Fe (OH) 2 ) का निर्माण करते हैं, जो तब जंग के लिए बेहतर रूप से ज्ञात लौह III ऑक्साइड (Fe 2 O 3 ) के लिए ऑक्सीकरण होता है।
कैथोडिक सुरक्षा के दो मुख्य तरीके हैं जो इलेक्ट्रॉनों का एक वैकल्पिक स्रोत प्रदान करके इस क्षरण को रोकना चाहते हैं। गैल्वेनिक सुरक्षा में, धातु की तुलना में अधिक नकारात्मक रेडॉक्स क्षमता वाली एक धातु को एक अछूता तार द्वारा संरचना से जोड़ा जाता है, जो एक एनोड बनाता है। मैग्नीशियम, -2.38 वोल्ट की रेडॉक्स क्षमता के साथ अक्सर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है - अन्य आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले धातु एल्यूमीनियम और जस्ता हैं। यह प्रक्रिया विद्युत धारा को एनोड से संरचना में प्रवाहित करने के लिए स्थापित करती है, जो कैथोड के रूप में कार्य करती है। एनोड इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और प्रकृत होता है; इस कारण से, यह "बलि एनोड" के रूप में जाना जाता है।
गैल्वेनिक कैथोडिक संरक्षण के साथ एक समस्या यह है कि, अंत में, एनोड को उस बिंदु पर भेजा जाएगा जहां यह अब सुरक्षा प्रदान नहीं करता है और इसे प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है। एक वैकल्पिक कैथोडिक सुरक्षा प्रणाली इम्प्रेस करंट कैथोडिक प्रोटेक्शन (ICCP) है। यह गैल्वेनिक विधि के समान है, सिवाय इसके कि बिजली की आपूर्ति का उपयोग एनोड से संरचना की रक्षा के लिए विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। प्रत्यावर्ती धारा (AC) के विपरीत एक प्रत्यक्ष धारा (DC) की आवश्यकता होती है, इसलिए AC को DC में बदलने के लिए एक रेक्टिफायर का उपयोग किया जाता है। यह विधि बहुत अधिक स्थायी सुरक्षा प्रदान करती है क्योंकि वर्तमान को अपने परिवेश के साथ एनोड की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होने के बजाय बाहरी रूप से आपूर्ति की जाती है, जिससे एनोड का जीवनकाल बहुत बढ़ जाता है।
