ഇരുമ്പും തുരുമ്പും

സുജിത് കുമാർ

ഇരുമ്പ് തുരുമ്പിക്കുന്നത് എങ്ങനെയാണെന്ന് അറിയാമോ? തുരുമ്പിക്കുന്നത് വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനമാണ്. വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനം നടക്കാനായി പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡും ഇലക്ട്രോലൈറ്റും ആവശ്യമാണ്‌. അനുയോജ്യമായ സാഹചര്യത്തിൽ ഇത് മൂന്നും ഒത്തുവരുമ്പോൾ വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനം നടക്കുന്നു. ഇരുമ്പിന്റെ കാര്യത്തിൽ ഇരുമ്പിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന മാലിന്യങ്ങൾ, മറ്റു ലോഹങ്ങളുടെ അംശം തുടങ്ങിയവ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ആയ കാഥോഡ് ആയും ഇരുമ്പ് ആനോഡ് ആയും മണ്ണിലും അന്തരീക്ഷത്തിലുമുള്ള ഈർപ്പം ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ആയും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇതിലൂടെ ചെറിയ വോൾട്ടാ സെല്ലുകൾ രൂപംകൊള്ളുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്. ഈ സെല്ലുകളിലെ ആനോഡിൽനിന്നു കാഥോഡിലേക്ക് വൈദ്യുത പ്രവാഹം ഉണ്ടാവുകയും ആനോഡ് ക്രമേണ നശിച്ച് പോവുകയും ചെയ്യുന്നു. നമ്മളെല്ലാം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡ്രൈ സെല്ലുകൾ ശ്രദ്ധിച്ചിട്ടുണ്ടോ? ഒരു സിങ്ക് പാത്രം ആനോഡായും കാർബൺ ദണ്ഡ് കാഥോഡായും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡ്രൈ സെല്ലുകൾ മുഴുവനായും ഉപയോഗിച്ചു കഴിഞ്ഞാൽ ഏത് ഭാഗമാണു നശിച്ചു പോയിട്ടുള്ളത് എന്ന് നോക്കിയിട്ടുണ്ടോ? ഇവിടെ ആനോഡായ സിങ്ക് പാത്രം പൂർണമായും വിഘടിക്കപ്പെട്ട് പൊടിപോലെ ഒരു പദാർഥമായി മാറിയിരിക്കുന്നതായി കാണാം. വൈദ്യുത‌ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലെല്ലാം ആനോഡ് ഇതുപോലെ ഓക്സിഡേഷൻ സംഭവിച്ച് നശിച്ച് ഇല്ലാതാകുന്നു. ഇരുമ്പ് തുരുമ്പിക്കുമ്പോഴും സംഭവിക്കുന്നത് അതുതന്നെ.

പൈപ്പ് ലൈനുകൾ സംരക്ഷിക്കാൻ

Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) എന്നാണ്‌ ഇത്തരത്തിൽ ലോഹങ്ങളെ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട് കാഥോഡ് ആക്കി മാറ്റി സംരക്ഷിക്കുന്ന സംവിധാനം അറിയപ്പെടുന്നത്. ഇതിനെ ആക്ടീവ് കാഥോഡിക സംരക്ഷണം എന്നു വിളിക്കാം. ആയിരക്കണക്കിനു കിലോമീറ്ററുകൾ നീളമുള്ള വാതകക്കുഴലുകളും മണ്ണിൽ കുഴിച്ചിട്ടിരിക്കുന്ന വലിയ ഇന്ധന ടാങ്കുകളും മറ്റും ഇത്തരത്തിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. ഇതിനായി നിശ്ചിത ദൂരപരിധിക്കുള്ളിൽ ബാറ്ററികൾ മുഖേനയോ സാധാരണ ഇലക്ട്രിക് ലൈനുകളിലൂടെ ലഭിക്കുന്ന എസി വൈദ്യുതിയെ ട്രാൻസ്ഫോമറുകളും റെക്റ്റിഫയറുകളുമുപയോഗിച്ച് ഡിസി ആക്കി മാറ്റിയോ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മനുഷ്യവാസമില്ലാത്ത മരുഭൂമികളിലും പരിപാലനം വിഷമകരമായ ഇടങ്ങളിലും സൗരവൈദ്യുതി, കാറ്റാടി യന്ത്രങ്ങൾ തുടങ്ങിയവയെല്ലാം ആക്ടീവ് കാഥോഡിക സംരക്ഷണത്തിനായുള്ള വൈദ്യുത സ്രോതസ്സുകളായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു

കാഥോഡ് ആക്കി കാവൽ

സാധാരണ ഉപയോഗത്തിന് ഇരുമ്പ് തുരുമ്പിക്കാതിരിക്കാൻ ഇതുപോലെ പെയിന്റടിയും ഗാൽവനൈസിങ്ങും ഒക്കെ മതിയാകും. പക്ഷേ, വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ സാധ്യതയുള്ള ഇടങ്ങളിലും ചെറിയ ഒരു ശതമാനംപോലും തുരുമ്പിക്കാനുള്ള സാഹചര്യം അനുവദനീയമല്ലാത്ത സാഹചര്യങ്ങളിലും ഇതു മതിയാകില്ല. അതിനായി മറ്റൊരു മാർഗം വർഷങ്ങളായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. അതാണ്‌ കാഥോഡിക സംരക്ഷണം. വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ ആനോഡ് ആണ്‌ നശിച്ചു പോകുന്നത്. കാഥോഡിനു കേടുപാടൊന്നും സംഭവിക്കുന്നില്ലെന്ന് നേരത്തേ പറഞ്ഞല്ലോ.
അപ്പോൾ ഇത്തരം വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിലൂടെ നശിച്ചു പോകാൻ സാധ്യതയുള്ള ഇരുമ്പിനെ എങ്ങനെയെങ്കിലും അത്തരം സാഹചര്യങ്ങളിൽ കാഥോഡാക്കി മാറ്റിയാൽ പ്രശ്നം തീർന്നില്ലേ? അതിനായി എന്തുചെയ്യണം? ഇരുമ്പിനെക്കാൾ ക്രിയാശീലത കൂടുതലുള്ള മറ്റേതെങ്കിലും ഒരു ലോഹത്തെ ഇരുമ്പുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുക. അതോടെ ആ ലോഹം ആനോഡായും ഇരുമ്പ് കാഥോഡായും പ്രവർത്തിക്കും. മൂലകങ്ങളെ ഇത്തരത്തിൽ ക്രിയാശീലതയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഒരു പട്ടികയായി ക്രമീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതിന്റെ പേരാണ്‌ ഇലക്ട്രോ കെമിക്കൽ സീരീസ്. ഇലക്ട്രോണുകളെ വിട്ടുകൊടുത്ത് പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള അയോണുകൾ ആയി മാറാനുള്ള കഴിവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ്‌ ഈ ക്രമീകരണം. ഇലക്ട്രോ കെമിക്കൽ സീരീസിൽ ഇരുമ്പിനെക്കാൾ ക്രിയാശീലത കൂടൂതലുള്ള ലോഹങ്ങളാണ്‌ മഗ്നീഷ്യം, സിങ്ക്, അലുമിനിയം കാൽസ്യം തുടങ്ങിയവ. അതിനാൽ ഇവയിൽ ഏതെങ്കിലും ഒന്നിനെ ഇരുമ്പുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചാൽ വൈദ്യുത രാസപ്രവർത്തനം നടക്കാൻ ഇടയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെടേണ്ട ഇരുമ്പ് കാഥോഡ് ആയും ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ട ലോഹം ആനോഡ് ആയും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. അതോടെ ഇവിടെ ഇരുമ്പ് സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ട് ക്രിയാശീലത കൂടുതലുള്ള ലോഹം നശിക്കുന്നു. ഇരുമ്പിനെ സംരക്ഷിക്കാൻ താരതമ്യേന വില കുറവായതും ക്രിയാശീലത കൂടുതലുള്ളതുമായ സിങ്ക് ആണ്‌ കാഥോഡിക സംരക്ഷണത്തിനായി കൂടുതലായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്.

വഴിവെട്ടി ഡേവി
1824ൽ സർ ഹംഫ്രി ഡേവിയാണ്‌ കാഥോഡിക സംരക്ഷണത്തിന്റെ സാധ്യതകൾ ആദ്യമായി വിവരിക്കുന്നത്. വൈദ്യുതിയുടെ സഹായം ആവശ്യമില്ലാത്ത വിവിധ പാസീവ് കാഥോഡിക സംരക്ഷണ മാർഗങ്ങൾ അദ്ദേഹം റോയൽ സൊസൈറ്റിക്ക് സമർപ്പിച്ച വിവിധ പ്രബന്ധങ്ങളിലൂടെ വിശദീകരിക്കുകയുണ്ടായി. തുടർന്ന് കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളുടെ രാജാവായി വാഴ്ത്തപ്പെടുന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനായ തോമസ് ആൽവാ എഡിസൻ വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടുള്ള ഇംപ്രസ്ഡ് കറന്റ് കാഥോഡിക സംരക്ഷണം കപ്പലുകളിലെ തുരുമ്പിക്കൽ തടയാൻ പരീക്ഷിച്ചത്. അക്കാലത്ത് ആവശ്യമായ ശേഷിയിലുള്ള വൈദ്യുതി ലഭ്യമാക്കാൻ കഴിയുന്ന വൈദ്യുത സ്രോതസ്സുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നില്ല എന്നതിനാൽ ആ പരീക്ഷണം പരാജയപ്പെടുകയായിരുന്നു. ആ പരീക്ഷണത്തിന്റെ ചുവടു പിടിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങളാണ്‌ ഇന്നു കാണുന്ന തരത്തിലുള്ള ആധുനിക കാഥോഡിക സംരക്ഷണ സംവിധാനങ്ങൾക്ക് വഴിതുറന്നു