इलेक्ट्रोड पेस्ट बाजार हिस्सा, कल, व्यवसाय धोरण आणि २०२७ पर्यंतचा अंदाज

ग्रॅफाइटचे कृत्रिम ग्रॅफाइट आणि नैसर्गिक ग्रॅफाइट असे विभाजन केले जाते, नैसर्गिक ग्रॅफाइटचा जगातील सिद्ध साठा सुमारे २ अब्ज टन आहे.
सामान्य दाबाखाली कार्बनयुक्त पदार्थांच्या विघटनाने आणि उष्णता प्रक्रियेने कृत्रिम ग्रॅफाइट मिळवले जाते. या परिवर्तनासाठी प्रेरक शक्ती म्हणून पुरेसे उच्च तापमान आणि ऊर्जेची आवश्यकता असते, आणि अव्यवस्थित संरचनेचे रूपांतर एका सुव्यवस्थित ग्रॅफाइट स्फटिक संरचनेत होते.
व्यापक अर्थाने, ग्रॅफायटीकरण म्हणजे २०००℃ पेक्षा जास्त उच्च तापमानाच्या उष्णता उपचाराद्वारे कार्बनयुक्त पदार्थांमधील कार्बन अणूंची पुनर्रचना होय. तथापि, काही कार्बन पदार्थांचे ३०००℃ पेक्षा जास्त तापमानात ग्रॅफायटीकरण होते, अशा कार्बन पदार्थांना "कठीण कोळसा" म्हणून ओळखले जाते. ज्या कार्बन पदार्थांचे सहज ग्रॅफायटीकरण होते, त्यांच्या पारंपरिक ग्रॅफायटीकरण पद्धतींमध्ये उच्च तापमान आणि उच्च दाब पद्धत, उत्प्रेरक ग्रॅफायटीकरण, रासायनिक बाष्प निक्षेपण पद्धत इत्यादींचा समावेश होतो.

ग्राफायटीकरण हे कार्बनयुक्त पदार्थांच्या उच्च मूल्यवर्धित उपयोगाचे एक प्रभावी माध्यम आहे. विद्वानांनी केलेल्या विस्तृत आणि सखोल संशोधनानंतर, ही पद्धत आता मूलतः परिपक्व झाली आहे. तथापि, काही प्रतिकूल घटक उद्योगात पारंपरिक ग्राफायटीकरणाच्या वापराला मर्यादित करतात, त्यामुळे नवीन ग्राफायटीकरण पद्धतींचा शोध घेणे हा एक अपरिहार्य कल आहे.

१९व्या शतकापासून वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटन पद्धतीचा शतकाहून अधिक काळ विकास झाला आहे. तिचे मूलभूत सिद्धांत आणि नवीन पद्धतींमध्ये सतत नवनवीन शोध आणि विकास होत आहे. आता ती केवळ पारंपरिक धातूकाम उद्योगापुरती मर्यादित राहिलेली नाही. २१व्या शतकाच्या सुरुवातीला, वितळलेल्या क्षार प्रणालीमध्ये धातूंच्या घन ऑक्साईड विद्युत अपघटन क्षपणाद्वारे मूलतत्त्वीय धातूंच्या निर्मितीवर अधिक सक्रियपणे लक्ष केंद्रित केले जात आहे.
अलीकडे, वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटनाद्वारे ग्रॅफाइट पदार्थ तयार करण्याच्या एका नवीन पद्धतीकडे खूप लक्ष वेधले गेले आहे.

कॅथोडिक ध्रुवीकरण आणि इलेक्ट्रोडिपोझिशनच्या माध्यमातून, कार्बन कच्च्या मालाच्या दोन भिन्न स्वरूपांचे उच्च मूल्यवर्धित नॅनो-ग्रॅफाइट पदार्थांमध्ये रूपांतर केले जाते. पारंपरिक ग्रॅफायटीकरण तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत, नवीन ग्रॅफायटीकरण पद्धतीचे फायदे म्हणजे कमी तापमान आणि नियंत्रित आकारविज्ञान.

या शोधनिबंधात विद्युत रासायनिक पद्धतीने होणाऱ्या ग्राफायटीकरणाच्या प्रगतीचा आढावा घेतला आहे, या नवीन तंत्रज्ञानाचा परिचय करून दिला आहे, त्याचे फायदे आणि तोटे यांचे विश्लेषण केले आहे आणि त्याच्या भविष्यातील विकासाच्या प्रवृत्तीचा अंदाज वर्तवला आहे.

प्रथम, वितळलेल्या क्षारांच्या इलेक्ट्रोलाइटिक कॅथोड ध्रुवीकरण पद्धती

१.१ कच्चा माल
सध्या, कृत्रिम ग्रॅफाइटचा मुख्य कच्चा माल म्हणजे उच्च ग्रॅफायटीकरण अंश असलेला नीडल कोक आणि पिच कोक होय. म्हणजेच, तेलाचा अवशेष आणि कोल टार यांचा कच्चा माल म्हणून वापर करून कमी सच्छिद्रता, कमी गंधक, कमी राखेचे प्रमाण आणि ग्रॅफायटीकरणाचे फायदे असलेले उच्च-गुणवत्तेचे कार्बन साहित्य तयार केले जाते. यापासून ग्रॅफाइट तयार झाल्यावर, त्यात आघाताला चांगला प्रतिकार, उच्च यांत्रिक शक्ती आणि कमी रोधकता हे गुणधर्म येतात.
मात्र, मर्यादित तेलसाठे आणि तेलाच्या चढ-उतार होणाऱ्या किमतींमुळे त्याच्या विकासाला मर्यादा आल्या आहेत, त्यामुळे नवीन कच्चा माल शोधणे ही एक तातडीने सोडवण्यासारखी समस्या बनली आहे.
पारंपारिक ग्राफायटीकरण पद्धतींना मर्यादा आहेत आणि वेगवेगळ्या ग्राफायटीकरण पद्धतींमध्ये वेगवेगळा कच्चा माल वापरला जातो. ग्राफायटीकरण न झालेल्या कार्बनचे पारंपारिक पद्धतींनी ग्राफायटीकरण करणे जवळजवळ अशक्य आहे, तर वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटनाचे विद्युत रासायनिक सूत्र कच्च्या मालाच्या मर्यादा ओलांडते आणि ते जवळजवळ सर्व पारंपारिक कार्बन पदार्थांसाठी योग्य आहे.

पारंपारिक कार्बन सामग्रीमध्ये कार्बन ब्लॅक, सक्रिय कार्बन, कोळसा इत्यादींचा समावेश होतो, ज्यापैकी कोळसा हा सर्वात आश्वासक आहे. कोळशावर आधारित शाईमध्ये कोळसा पूर्वगामी म्हणून वापरला जातो आणि पूर्व-प्रक्रियेनंतर उच्च तापमानावर ग्रॅफाइट उत्पादनांमध्ये तयार केला जातो.
अलीकडे, या शोधनिबंधात एक नवीन इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत प्रस्तावित केली आहे, जसे की पेंग यांनी, वितळलेल्या क्षारांच्या इलेक्ट्रोलायसिसद्वारे कार्बन ब्लॅकचे उच्च स्फटिकमयतेच्या ग्रॅफाइटमध्ये रूपांतर करण्याची शक्यता कमी असते. इलेक्ट्रोलायसिसद्वारे तयार झालेल्या ग्रॅफाइटच्या नमुन्यांमध्ये पाकळ्यांच्या आकाराचे नॅनोमीटर चिप्स असतात, ज्यांचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ जास्त असते. जेव्हा लिथियम बॅटरीच्या कॅथोडसाठी याचा वापर केला जातो, तेव्हा ते नैसर्गिक ग्रॅफाइटपेक्षा अधिक उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यक्षमता दर्शवते.
झू आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी राख काढण्याची प्रक्रिया केलेला कमी प्रतीचा कोळसा ९५० ℃ तापमानावर विद्युत अपघटनासाठी CaCl2 वितळलेल्या क्षार प्रणालीमध्ये टाकला आणि त्या कमी प्रतीच्या कोळशाचे उच्च स्फटिकता असलेल्या ग्रॅफाइटमध्ये यशस्वीरित्या रूपांतर केले, ज्याने लिथियम आयन बॅटरीचा ॲनोड म्हणून वापरल्यावर चांगली दर कामगिरी आणि दीर्घ चक्रायुष्य दर्शवले.
या प्रयोगातून असे दिसून येते की वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटनाद्वारे विविध प्रकारच्या पारंपरिक कार्बन पदार्थांचे ग्रॅफाइटमध्ये रूपांतर करणे शक्य आहे, ज्यामुळे भविष्यातील संश्लेषित ग्रॅफाइटसाठी एक नवीन मार्ग खुला होतो.
१.२ ची यंत्रणा
वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटन पद्धतीत कॅथोड म्हणून कार्बन पदार्थाचा वापर केला जातो आणि कॅथोडिक ध्रुवीकरणाद्वारे त्याचे उच्च स्फटिकता असलेल्या ग्रॅफाइटमध्ये रूपांतर केले जाते. सध्याच्या उपलब्ध साहित्यानुसार, कॅथोडिक ध्रुवीकरणाच्या संभाव्य रूपांतरण प्रक्रियेत ऑक्सिजनचे निष्कासन आणि कार्बन अणूंची दूर अंतरावरील पुनर्रचना यांचा उल्लेख आढळतो.
कार्बन पदार्थांमध्ये ऑक्सिजनची उपस्थिती काही प्रमाणात ग्राफायटीकरणात अडथळा आणते. पारंपरिक ग्राफायटीकरण प्रक्रियेत, जेव्हा तापमान १६०० केल्विनपेक्षा जास्त असते, तेव्हा ऑक्सिजन हळूहळू काढून टाकला जातो. तथापि, कॅथोडिक ध्रुवीकरणाद्वारे ऑक्सिजन काढून टाकणे अत्यंत सोयीचे आहे.

पेंग इत्यादींनी प्रयोगांमध्ये प्रथमच वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटनाची कॅथोडिक ध्रुवीकरण विभव यंत्रणा मांडली, म्हणजेच ग्रॅफायटीकरणाची सुरुवात मुख्यतः घन कार्बन सूक्ष्मगोल/विद्युत अपघट्य यांच्या आंतरपृष्ठावर होते, प्रथम कार्बन सूक्ष्मगोलांभोवती समान व्यासाचे एक मूलभूत ग्रॅफाइट कवच तयार होते, आणि नंतर अस्थिर निर्जल कार्बनचे अणू अधिक स्थिर बाह्य ग्रॅफाइट पापुद्र्यावर पसरतात, जोपर्यंत पूर्णपणे ग्रॅफायटीकरण होत नाही.
ग्राफायटीकरण प्रक्रियेदरम्यान ऑक्सिजन काढून टाकला जातो, ज्याची पुष्टी प्रयोगांद्वारे देखील झाली आहे.
जिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी प्रयोगांद्वारे हा दृष्टिकोन सिद्ध केला. ग्लुकोजच्या कार्बनीकरणानंतर, ग्राफायटीकरण (१७% ऑक्सिजन सामग्री) केले गेले. ग्राफायटीकरणानंतर, मूळ घन कार्बन गोलांनी (आकृती १अ आणि १क) ग्राफाइट नॅनोशीटचे बनलेले एक सच्छिद्र कवच तयार केले (आकृती १ब आणि १ड).
कार्बन फायबर्सच्या (१६% ऑक्सिजन) इलेक्ट्रोलायसिसद्वारे, साहित्यात अनुमानित केलेल्या रूपांतरण यंत्रणेनुसार ग्राफायटीकरणानंतर कार्बन फायबर्सचे ग्राफाइट ट्यूबमध्ये रूपांतर केले जाऊ शकते.

असा विश्वास आहे की, दूरवरच्या हालचालीसाठी कार्बन अणूंच्या कॅथोडिक ध्रुवीकरणाखाली उच्च स्फटिक ग्रॅफाइटचे अस्फटिक कार्बनमध्ये पुनर्रचना होणे आवश्यक आहे. संश्लेषित ग्रॅफाइटच्या अद्वितीय पाकळ्यांसारख्या आकाराच्या नॅनोसंरचना ऑक्सिजन अणूंपासून मिळतात, परंतु ग्रॅफाइटच्या नॅनोमीटर संरचनेवर त्याचा नेमका कसा प्रभाव पडतो हे स्पष्ट नाही, जसे की कॅथोड अभिक्रियेनंतर कार्बन सांगाड्यातून ऑक्सिजन कसा बाहेर पडतो, इत्यादी.
सध्या, या कार्यप्रणालीवरील संशोधन अजून प्राथमिक टप्प्यात आहे आणि पुढील संशोधनाची आवश्यकता आहे.

१.३ संश्लेषित ग्रॅफाइटचे आकारशास्त्रीय वैशिष्ट्यीकरण
ग्रॅफाइटच्या सूक्ष्म पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञानाचे निरीक्षण करण्यासाठी SEM चा वापर केला जातो, 0.2 μm पेक्षा कमी असलेल्या संरचनात्मक आकारविज्ञानाचे निरीक्षण करण्यासाठी TEM चा वापर केला जातो, ग्रॅफाइटच्या सूक्ष्म संरचनेचे वैशिष्ट्यीकरण करण्यासाठी XRD आणि रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी ही सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी साधने आहेत, ग्रॅफाइटच्या स्फटिक माहितीचे वैशिष्ट्यीकरण करण्यासाठी XRD चा वापर केला जातो आणि ग्रॅफाइटमधील दोष आणि सुव्यवस्थेच्या अंशाचे वैशिष्ट्यीकरण करण्यासाठी रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीचा वापर केला जातो.

वितळलेल्या क्षारांच्या विद्युत अपघटनाच्या कॅथोड ध्रुवीकरणाने तयार केलेल्या ग्रॅफाइटमध्ये अनेक छिद्रे असतात. कार्बन ब्लॅकच्या विद्युत अपघटनासारख्या वेगवेगळ्या कच्च्या मालासाठी, पाकळ्यांसारख्या सच्छिद्र नॅनोसंरचना मिळतात. विद्युत अपघटनानंतर कार्बन ब्लॅकवर एक्सआरडी (XRD) आणि रमन स्पेक्ट्रम विश्लेषण केले जाते.
८२७ ℃ तापमानावर, १ तासासाठी २.६ व्होल्ट व्होल्टेजने प्रक्रिया केल्यानंतर, कार्बन ब्लॅकची रमन स्पेक्ट्रल प्रतिमा व्यावसायिक ग्रॅफाइटच्या प्रतिमेशी जवळपास सारखीच असते. कार्बन ब्लॅकवर वेगवेगळ्या तापमानांनी प्रक्रिया केल्यानंतर, ग्रॅफाइटचे वैशिष्ट्यपूर्ण तीक्ष्ण शिखर (००२) मोजले जाते. विवर्तन शिखर (००२) हे ग्रॅफाइटमधील सुगंधी कार्बन थराच्या अभिविन्यासाची पातळी दर्शवते.
कार्बनचा थर जेवढा जास्त धारदार असतो, तेवढा तो अधिक संरेखित असतो.

झू यांनी प्रयोगात कॅथोड म्हणून शुद्ध केलेला निकृष्ट कोळसा वापरला, आणि ग्रॅफाइटीकृत उत्पादनाची सूक्ष्म-संरचना दाणेदार पासून मोठ्या ग्रॅफाइट संरचनेत रूपांतरित झाली, तसेच उच्च दर ट्रान्समिशन इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपखाली घट्ट ग्रॅफाइट थर देखील पाहण्यात आला.
रमन स्पेक्ट्रामध्ये, प्रायोगिक परिस्थिती बदलल्याने ID/Ig मूल्यातही बदल झाला. जेव्हा इलेक्ट्रोलाइटिक तापमान ९५० ℃, इलेक्ट्रोलाइटिक वेळ ६ तास आणि इलेक्ट्रोलाइटिक व्होल्टेज २.६ V होते, तेव्हा सर्वात कमी ID/Ig मूल्य ०.३ होते आणि D पीक हे G पीकपेक्षा खूपच कमी होते. त्याच वेळी, 2D पीकच्या दिसण्याने हे देखील सूचित केले की अत्यंत सुव्यवस्थित ग्रॅफाइट संरचनेची निर्मिती झाली आहे.
XRD प्रतिमेमधील तीव्र (002) विवर्तन शिखर हे निकृष्ट दर्जाच्या कोळशाचे उच्च स्फटिकता असलेल्या ग्रॅफाइटमध्ये यशस्वी रूपांतरण झाल्याची पुष्टी करते.

ग्राफायटीकरण प्रक्रियेमध्ये, तापमान आणि व्होल्टेजमधील वाढ प्रोत्साहनपर भूमिका बजावते, परंतु खूप जास्त व्होल्टेजमुळे ग्राफाइटचे उत्पादन कमी होते आणि खूप जास्त तापमान किंवा खूप जास्त वेळ ग्राफायटीकरण केल्यास संसाधनांचा अपव्यय होतो, म्हणून वेगवेगळ्या कार्बन पदार्थांसाठी सर्वात योग्य इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थिती शोधणे विशेष महत्त्वाचे आहे, तसेच हे एक लक्ष केंद्रित करण्याचे आणि कठीण काम आहे.
या पाकळीसारख्या पातळ नॅनोसंरचनेत उत्कृष्ट इलेक्ट्रोकेमिकल गुणधर्म आहेत. मोठ्या संख्येने असलेल्या छिद्रांमुळे आयन जलदपणे आत घेतले जातात/बाहेर काढले जातात, ज्यामुळे बॅटरी इत्यादींसाठी उच्च-गुणवत्तेचे कॅथोड साहित्य उपलब्ध होते. त्यामुळे, इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धतीने होणारे ग्राफायटीकरण ही एक अत्यंत संभाव्य पद्धत आहे.

वितळलेल्या क्षारांच्या इलेक्ट्रोडिपोझिशन पद्धती

२.१ कार्बन डायऑक्साइडचे इलेक्ट्रोडिपोझिशन
सर्वात महत्त्वाचा हरितगृह वायू असूनही, CO2 हा एक बिनविषारी, निरुपद्रवी, स्वस्त आणि सहज उपलब्ध होणारा अक्षय स्रोत आहे. तथापि, CO2 मधील कार्बन सर्वोच्च ऑक्सिडेशन अवस्थेत असतो, त्यामुळे CO2 मध्ये उच्च थर्मोडायनॅमिक स्थिरता असते, ज्यामुळे त्याचा पुनर्वापर करणे कठीण होते.
CO2 इलेक्ट्रोडिपोझिशनवरील सर्वात जुने संशोधन १९६० च्या दशकात आढळते. इंग्राम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 च्या वितळलेल्या क्षार प्रणालीमध्ये सोन्याच्या इलेक्ट्रोडवर कार्बन यशस्वीरित्या तयार केला.

व्हॅन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी असे निदर्शनास आणले की वेगवेगळ्या रिडक्शन पोटेन्शिअलवर मिळवलेल्या कार्बन पावडरमध्ये ग्रॅफाइट, अमॉर्फस कार्बन आणि कार्बन नॅनोफायबर्स यासह विविध संरचना होत्या.
वितळलेल्या क्षाराद्वारे CO2 शोषून घेणे आणि कार्बनयुक्त पदार्थांच्या निर्मिती पद्धतीतील यशानंतर, दीर्घकाळ चाललेल्या संशोधनानंतर विद्वानांनी कार्बन निक्षेपण निर्मितीची यंत्रणा आणि अंतिम उत्पादनावर विद्युत अपघटन परिस्थितीच्या परिणामावर लक्ष केंद्रित केले आहे, ज्यामध्ये विद्युत अपघटन तापमान, विद्युत अपघटन व्होल्टेज आणि वितळलेल्या क्षाराची व इलेक्ट्रोडची रचना इत्यादींचा समावेश आहे, ज्यामुळे CO2 च्या विद्युत निक्षेपणासाठी उच्च कार्यक्षमतेच्या ग्रॅफाइट पदार्थांच्या निर्मितीचा भक्कम पाया घातला गेला आहे.

इलेक्ट्रोलाइट बदलून आणि उच्च CO2 शोषण कार्यक्षमता असलेल्या CaCl2-आधारित वितळलेल्या क्षार प्रणालीचा वापर करून, हू आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी इलेक्ट्रोलायसिस तापमान, इलेक्ट्रोडची रचना आणि वितळलेल्या क्षारांची रचना यांसारख्या इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थितींचा अभ्यास करून, उच्च ग्राफायटीकरण अंश असलेले ग्राफीन, तसेच कार्बन नॅनोट्यूब आणि इतर नॅनोग्राफाइट संरचना यशस्वीरित्या तयार केल्या.
कार्बोनेट प्रणालीच्या तुलनेत, CaCl2 स्वस्त आणि सहज उपलब्ध असणे, उच्च चालकता, पाण्यात सहज विरघळणे आणि ऑक्सिजन आयनांची उच्च विद्राव्यता असे फायदे आहेत, जे CO2 चे उच्च मूल्यवर्धित ग्रॅफाइट उत्पादनांमध्ये रूपांतर करण्यासाठी सैद्धांतिक परिस्थिती प्रदान करतात.

२.२ रूपांतरण यंत्रणा
वितळलेल्या क्षारातून CO2 च्या इलेक्ट्रोडिपोझिशनद्वारे उच्च मूल्यवर्धित कार्बन सामग्रीच्या निर्मितीमध्ये प्रामुख्याने CO2 कॅप्चर आणि अप्रत्यक्ष रिडक्शनचा समावेश होतो. समीकरण (1) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, वितळलेल्या क्षारातील मुक्त O2- द्वारे CO2 चे कॅप्चर पूर्ण होते:
CO2+O2-→CO3 2- (1)
सध्या, तीन अप्रत्यक्ष क्षपण अभिक्रिया यंत्रणा प्रस्तावित केल्या गेल्या आहेत: एक-चरण अभिक्रिया, द्वि-चरण अभिक्रिया आणि धातू क्षपण अभिक्रिया यंत्रणा.
एक-चरण प्रतिक्रिया यंत्रणा सर्वप्रथम इंग्रामने मांडली, जी समीकरण (2) मध्ये दर्शविली आहे:
CO3 2-+ 4E – →C+3O2- (2)
दोन-टप्प्यांची प्रतिक्रिया यंत्रणा बोरुका आणि इतरांनी समीकरण (3-4) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे प्रस्तावित केली:
CO3 2-+ 2E – →CO2 2-+O2- (3)
CO2 2-+ 2E – →C+2O2- (4)
धातू क्षपण अभिक्रियेची यंत्रणा डीनहार्ट व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी मांडली. त्यांच्या मते, कॅथोडमध्ये प्रथम धातू आयनांचे धातूमध्ये क्षपण होते आणि नंतर धातूचे कार्बोनेट आयनांमध्ये क्षपण होते, जसे समीकरण (5~6) मध्ये दाखवले आहे:
M- + E – →M (5)
4 m + M2CO3 – > C + 3 m2o (6)

सध्या, उपलब्ध साहित्यामध्ये एक-चरण प्रतिक्रिया यंत्रणा सर्वसाधारणपणे स्वीकारली जाते.
यिन आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी निकेल कॅथोड, टिन डायऑक्साइड ॲनोड आणि सिल्व्हर वायर रेफरन्स इलेक्ट्रोड म्हणून वापरून Li-Na-K कार्बोनेट प्रणालीचा अभ्यास केला आणि निकेल कॅथोडवर आकृती 2 मधील चक्रीय व्होल्टामेट्री चाचणी आकृती (स्कॅनिंग दर 100 mV/s) मिळवली, आणि त्यांना आढळले की नकारात्मक स्कॅनिंगमध्ये फक्त एकच रिडक्शन पीक (-2.0V वर) होता.
म्हणून, असा निष्कर्ष काढता येतो की कार्बोनेटच्या क्षपणादरम्यान फक्त एकच अभिक्रिया घडली.

गाओ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी त्याच कार्बोनेट प्रणालीमध्ये समान चक्रीय व्होल्टामेट्री मिळवली.
Ge et al. यांनी LiCl-Li2CO3 प्रणालीमध्ये CO2 पकडण्यासाठी निष्क्रिय ॲनोड आणि टंगस्टन कॅथोड वापरले आणि समान प्रतिमा मिळवल्या, आणि नकारात्मक स्कॅनिंगमध्ये फक्त कार्बन निक्षेपणाचे घट शिखर दिसले.
अल्कलाइन धातूंच्या वितळलेल्या क्षारांच्या प्रणालीमध्ये, कॅथोडद्वारे कार्बन जमा होत असताना अल्कली धातू आणि CO तयार होतात. तथापि, कमी तापमानात कार्बन जमा होण्याच्या अभिक्रियेसाठी आवश्यक थर्मोडायनॅमिक परिस्थिती कमी असल्यामुळे, प्रयोगात केवळ कार्बोनेटचे कार्बनमध्ये होणारे क्षपणच शोधता येते.

२.३ ग्रॅफाइट उत्पादने तयार करण्यासाठी वितळलेल्या क्षाराद्वारे CO2 चे ग्रहण
प्रायोगिक परिस्थिती नियंत्रित करून, वितळलेल्या क्षारातून CO2 चे इलेक्ट्रोडिपोझिशन करून ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब्ससारखे उच्च-मूल्यवर्धित ग्राफाईट नॅनोमटेरियल्स तयार केले जाऊ शकतात. हू आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी CaCl2-NaCl-CaO वितळलेल्या क्षार प्रणालीमध्ये कॅथोड म्हणून स्टेनलेस स्टीलचा वापर केला आणि वेगवेगळ्या तापमानांवर 2.6 V स्थिर व्होल्टेजच्या स्थितीत 4 तास इलेक्ट्रोलायझेशन केले.
लोहाच्या उत्प्रेरणामुळे आणि ग्रॅफाइटच्या थरांमधील CO च्या स्फोटक प्रभावामुळे, कॅथोडच्या पृष्ठभागावर ग्रॅफीन आढळले. ग्रॅफीन तयार करण्याची प्रक्रिया आकृती ३ मध्ये दर्शविली आहे.
चित्र
नंतरच्या अभ्यासात CaCl2-NaClCaO वितळलेल्या क्षार प्रणालीच्या आधारावर Li2SO4 जोडण्यात आले, विद्युत अपघटनाचे तापमान 625 ℃ होते, 4 तासांच्या विद्युत अपघटनानंतर, त्याच वेळी कार्बनच्या कॅथोडिक निक्षेपणामध्ये ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब आढळले, अभ्यासात असे आढळून आले की Li+ आणि SO4 2- हे ग्राफिटायझेशनवर सकारात्मक परिणाम करतात.
सल्फर देखील कार्बन बॉडीमध्ये यशस्वीरित्या समाविष्ट केले जाते आणि इलेक्ट्रोलाइटिक परिस्थिती नियंत्रित करून अति-पातळ ग्रॅफाइट शीट आणि तंतुमय कार्बन मिळवता येतात.

ग्राफीनच्या निर्मितीसाठी इलेक्ट्रोलाइटिक तापमानाचे उच्च आणि कमी प्रमाण महत्त्वाचे असते. जेव्हा तापमान ८००°C पेक्षा जास्त असते, तेव्हा कार्बनऐवजी CO तयार होण्याची शक्यता जास्त असते, तर ९५०°C पेक्षा जास्त तापमानात कार्बनचे निक्षेपण जवळजवळ होत नाही. त्यामुळे, ग्राफीन आणि कार्बन नॅनोट्यूब तयार करण्यासाठी तापमान नियंत्रण अत्यंत महत्त्वाचे आहे, आणि कॅथोडद्वारे स्थिर ग्राफीन तयार होईल याची खात्री करण्यासाठी कार्बन निक्षेपण अभिक्रिया आणि CO अभिक्रिया यांच्यातील समन्वय पुन्हा प्रस्थापित करणे आवश्यक आहे.
या संशोधनांमुळे CO2 वापरून नॅनो-ग्राफाइट उत्पादने तयार करण्याची एक नवीन पद्धत उपलब्ध होते, जी हरितगृह वायूंच्या निराकरणासाठी आणि ग्राफिनच्या निर्मितीसाठी अत्यंत महत्त्वाची आहे.

३. सारांश आणि दृष्टिकोन
नवीन ऊर्जा उद्योगाच्या वेगवान विकासामुळे, नैसर्गिक ग्रॅफाइट सध्याची मागणी पूर्ण करण्यास असमर्थ ठरले आहे आणि कृत्रिम ग्रॅफाइटचे भौतिक व रासायनिक गुणधर्म नैसर्गिक ग्रॅफाइटपेक्षा उत्तम आहेत, त्यामुळे स्वस्त, कार्यक्षम आणि पर्यावरणास अनुकूल असे ग्रॅफायटीकरण हे एक दीर्घकालीन ध्येय आहे.
कॅथोडिक ध्रुवीकरण आणि विद्युत रासायनिक निक्षेपण या पद्धतीद्वारे घन आणि वायू कच्च्या मालाचे विद्युत रासायनिक पद्धतीने ग्रॅफायटीकरण करून, उच्च मूल्यवर्धित ग्रॅफाइट पदार्थ यशस्वीरित्या मिळवण्यात आले. ग्रॅफायटीकरणाच्या पारंपरिक पद्धतीच्या तुलनेत, ही विद्युत रासायनिक पद्धत अधिक कार्यक्षम, कमी ऊर्जा वापरणारी, हरित पर्यावरण रक्षक आहे, तसेच निवडक पदार्थांच्या बाबतीत कमी मर्यादित आहे, आणि वेगवेगळ्या विद्युत अपघटन परिस्थितीनुसार ग्रॅफाइट संरचनेचे वेगवेगळे आकारशास्त्र तयार केले जाऊ शकते.
हे सर्व प्रकारच्या अस्फटिक कार्बन आणि हरितगृह वायूंचे मौल्यवान नॅनो-संरचित ग्रॅफाइट सामग्रीमध्ये रूपांतर करण्याचा एक प्रभावी मार्ग प्रदान करते आणि त्याला चांगली उपयोजन क्षमता आहे.
सध्या, हे तंत्रज्ञान अगदी प्राथमिक अवस्थेत आहे. विद्युत रासायनिक पद्धतीने होणाऱ्या ग्राफायटीकरणावर फार कमी अभ्यास झाले आहेत आणि अजूनही अनेक प्रक्रिया अज्ञात आहेत. त्यामुळे, कच्च्या मालापासून सुरुवात करून विविध अस्फटिक कार्बनचा एक व्यापक आणि पद्धतशीर अभ्यास करणे, आणि त्याच वेळी ग्राफाईट रूपांतरणाच्या ऊष्मागतिकी आणि गतिशास्त्राचा अधिक सखोल अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
ग्राफाईट उद्योगाच्या भावी विकासासाठी यांचे दूरगामी महत्त्व आहे.