مقاله ایجاد پوششهای آندی با اکسیدهای روتنیوم، ایریدیوم و قلع بر پایه تیتانیوم و بررسی پارامترهای مؤثر بر عملکرد آنها با word دارای 9 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله ایجاد پوششهای آندی با اکسیدهای روتنیوم، ایریدیوم و قلع بر پایه تیتانیوم و بررسی پارامترهای مؤثر بر عملکرد آنها با word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله ایجاد پوششهای آندی با اکسیدهای روتنیوم، ایریدیوم و قلع بر پایه تیتانیوم و بررسی پارامترهای مؤثر بر عملکرد آنها با word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله ایجاد پوششهای آندی با اکسیدهای روتنیوم، ایریدیوم و قلع بر پایه تیتانیوم و بررسی پارامترهای مؤثر بر عملکرد آنها با word :
برخی از منابع:
1) Couper, A.M.,(1990), “New developments in electrode coatings for chlor alkali process ” , Modern chlor –
alkali Tech. ,4, 71-83.
2) Heike l, H.R., (1977), “Electrode coating process”,patent,112,140
3) Horacek,J.,puschaver,S.,(1971), ” Economics of dimensionally stable anodes” ,CEP, 67 (3) , 71-4.
4) Hine.F .,Yasuda,M.,(1979), ” Electrochemical behavior of the oxide coated metal anode”,J.Electrochem.Soc.,
1439 – 1445
5) Iwakura,c.,(1977), “Chlorine distribution in thermally decomposed Ir and pt oxide film”, Electrochemica Acta ,
22, 217-219
6) Trasati,S.,(1984), ” Electrocatalysis in the anodic evolution of oxygen and chlorine”, Electrochemica Acta,29,
( 11), 1503-1512
مقدمه
عمده ترین روش تولید کلر ، الکترولیز محلول نمک طعام است . هدف عمده درفرآیند الکترولیز نمک طعـام بهینـه سـازی شرایط الکترولیز ازحیث خلوص محصول،راندمان جریان و;. است . یکی از اصلی ترین اجزاء دستگاه الکترولیز،آندهای آن اسـت .
تا دهه 1970 کلرات به روش الکتروشیمیایی توسط الکترودهائی چون گرافیت ، پلاتین ، FeO34, PbO2 وگرافیت فعـال شـده انجام می شد. اما دریکی دو دهه گذشته استفاده ازالکترودهای پایدار ومخصوصاً آندهای (Dimensionally Stable Anodes ) DSA برای الکترولیز نمکهای کلرید فلزات قلیائی ( مانند کلرید سدیم ) وتولید کلرخالص ، هیپوکلریت ویا کلراتهـای ایـن فلـزات بسیار متداول گشته است . معایب الکترودهای قبلی (بخصوص گرافیت ) این بود که درطول عمل الکترولیز شـدیدًا خـورده شـده وباعث افزایش تدریجی فلاصله بین کاتد وآند می گردید. افزایش فاصله الکترودها، افزایش ولتاژ بین آنهـا را درپـی داشـت . ایـن پدیده بعلاوه واکنش های شیمیایی که موجب خوردگی آند مـی گردیـد کـاهش بـازدهی جریـان(Current efficiency) بـرای تولید محصول را باعث می گردید. برای جبران کاهش تولید، افزایش دانسیته جریان (Current density ) بعنوان یک راه حـل مطرح بود. که این خود نیزافزایش دما وخوردگی شدیدتر الکترودها را موجب می شد. درنتیجه الکترودهای گرافیتی طول عمـر کم وهزینه عملیاتی زیادی را دربرداشت . عیب دیگرالکترودهای گرافیتی بالا بودن اضافه ولتـاژ کلـر(Chlorine Overvoltage)
آن بود. اصولاً درآندهای تولید کلر باید اضافه ولتاژ کلر پائین و اضافه ولتاژ اکسیژن بالا باشد.
با اختراع الکترودهای DSA واستفاده ازفلزات نجیب این مشکلات تا حد زیادی مرتفع گردید. الکترودهای مزبور درابتدا بـا استفاده ازفلزات نجیب بطور خالص تهیه می گردید. این الکترودها با وجودی که دارای مزایای فراوان بودنـد ولـی گـران قیمـت بودن تنها نقطه ضعف آنها بود وهمین امرمنجر به استفاده ازمتد پوشش دادن یک لایه نازک ازیک فلز نجیـب (ماننـد روتنیـوم، رودیم ، پالادیوم; ) برروی یک فلز پایـه کـه پایـداری شـیمیایی والکتروشـیمیایی ونیزهـدایت الکتریکـی آن بـالا باشـد( ماننـد تیتانیوم،تانتالوم.) گردید. [1]
2- معرفی کل سیستم
بطورکلی برای تولید کلریـت وهیدروکسـید فلـزات قلیـائی ازالکترولیـز آب نمـک اسـتفاده مـی شـود. درایـن دسـتگاهها گازکلرتولید شده درآند با یون هیدروکسید تولید شده درکاتد واکنش نموده ویون هیپوکلریـت را بوجـود مـی آورنـد. محصـول بدست آمده برای استرلیزه کردن،سفید کردن ،جلوگیری ازرسوب جلبکها وموجودات ذره بینی بـه سـازه هـای واقـع درزیـرآب، سیستمهای فاضلاب ،;مورداستفاده قرارمی گیرد. دربرخی ازنیروگاههـاازآبدریـابرای خنـک کـردن تاسیسـات(کندانسـورهاو; ) استفاده می شود. به منظورجلوگیری ازرشد جلبکها،صدفها وسایرموجودات ریزدریائی درلوله های سیستم خنک کننده ومسـدود نمودن آنها، آب ژاول تولیدی با غلظت معین به این آب تزریق می گردد. واکنشهای شیمیائی عمده درفرآیند تولید کلـر درسـل
الکترولیز به شرح زیر است :
با عبور جریان مستقیم برق ازمحلول آبی کلرید سدیم ، ابتدا نمک تجزیه می شود
سپس درآند کلر ودرکاتد هیدروژن ویون هیدروکسید تولید می شود.
کلر ویون هیدروکسید واکنش نموده وهیپوکلریت حاصل می شود.
علاوه برواکنشهای اصلی فوق، واکنشهای دیگری نظیر اکسیداسیون هیپوکلریت به کلرات درآند، احیـاء هیپوکلریـت بـه کلریـد درکاتد، وتشکیل اکسیژن درآند نیزصورت می پذیرد. (باید درنظرداشت که میزان پیشرفت هر یک ازایـن واکنشـها بسـتگی بـه نوع آند و ولتاژ اعمالی دارد.[2]
ملاحظه می شود که :
1- هرچه دانسیته جریان افزایش یابد درصد تولید اکسیژن افزایش می یابد. البته درصد تولید کلـرات هـم افـزایش مـی یابـد وباید درنظرداشت که این امر به نفع تولید کلرات است . پس بهتراست که دردانسیته جریان بالا کار کرد.
2- هرچه دمای سل بالا رود درصد تولید اکسیژن کاهش می یابد. چون تولید کلـرات توسـط مرحلـه اکسیداسـیون شـیمیائی کنترل می شود که شدیدًا وابسته به دماست واگرمسئله خوردگی نباشد حتی الامکان باید دما را بالا برد.
3- هرچه غلظت آب نمک ( محلول الکترولیت ) بالا می رود درصد تولید اکسیژن کاهش می یابد.
4- درالکترودهای DSA درصد تولید اکسیژن کمترازالکترودهای گرافیتی است .
خواص مورد نظر ازیک الکترود
خواص اصلی مورد نظردریک الکترود مناسب برای الکترولیزنمک طعام عبارتند از:
1- سطح تماس بالا
2- هدایت الکتریکی بالا
3- خواص الکتروکاتالیستی مناسب
4- پایداری شیمیائی ومکانیکی درفصل مشترک پایه ولایه فعال وهمچنین درفصل مشترک لایه فعـال و محلـول بـرای زمـان طولانی .
5- حداقل کردن مشکلات حباب گاز.
6- افزایش گزینش پذیری.
7- دردسترس بودن ومناسب بودن هزینه .
8- ایمنی وسلامتی .
همه موارد هشت گانه فوق مهم هستند اما هنگامی که استفاده ازدانسیته جریان بالا مد نظرباشد موارد (2) و(4) دارای اهمیت بالایی هستند با وجود این محققان بسیاراصرار دارند که مورد شماره (3) را به دقت مطالعه وبررسـی کننـد چـرا کـه حـاوی نکات بسیارحائز اهمیت است .
درساختار DSA اساساً هرجزء یک نقش خاصی به عهده دار که عبارتند از:
1- الکتروکاتالیست (Electrocatalyst )
2- بهبود پایداری (Stability Promoter )
3- افزاینده گزینش پذیری (Selectivity enhancer )
مفهوم الکتروکاتالیست اصلی ترین علاقه مشترک میان کسانی است کـه بـه طورصـنعتی وآکادمیـک روی الکتـرود هـای DSA
کارمی کنند. پدیده الکترو کاتالیست عبارت است از وابستگی سرعت واکنشهای الکتـرود بـه طبیعـت مـوادی کـه الکتـرود ازآن ساخته شده است . محققانی که تحقیقات بنیادی می کنند هدفشان دستیابی به یک راهنمایی اساسی بـرای انتخـاب وطراحـی مواد جدید درساخت الکترودهاست . اما کسانی که درصنعت کار می کنند امید دارند که با این پدیـده الکتروکاتالیسـت عملکـرد فرایند الکترولیز را ازحیث راندمان جریان مصرفی ونیزکاهش هزینه های عملیاتی بهبود دهند.[3]و[6]
براساس تحلیل فوق خواسته های تکنولوژیک ما درتحقیقات کاربردی الکتروکاتالیست به فرم زیر است :
1- بهبود فعالیت الکتروکاتالیتی برای واکنش مطلوب.
2- کاهش فعالیت الکتروکاتالیستی برای واکنش نامطلوب.
3- پایداری مناسب درمقابل سایش .
4- جایگزینی مواد با ارزش با مواد ارزانتر.
یافتن موادی که تمام خواسته های مورد نظر ما را دریک مقدار بهینه برآورد کنند عملاً غیرممکن اسـت امـا سـه دسـته اصـلی ازاین مواد برای ساخت این الکترودها به کارمی رود.
Rutile -Type –
Spinel-Type –
Provskiet- Type –
بهترین انتخاب Rutile- Type ها هستند که امروزه درساخت DSA به کارمی روند.[ 5]
پاره ای ازمفاهیم وروشهای مربوط به ساخت الکترودها
تکنیکهائی که درحال حاضر برای تهیه الکترودهای اکسیدی ارائه شده است براساس اهداف عمده زیر بوده است :
– پایه با هدایت بالا وهزینه کم
– روش آسان وسریع برای ساخت الکترود
– پایداری مکانیکی لایه فعال
هرچند روشهای متعددی برای نشاندن اکسیدهای مختلف روی پایه وجود دارد اما روش تجزیه حرارتی بعلت استفاده ازدماهـای نسبتاً پائین ، بهترین روش برای دستیابی به اهداف فوق است .
اشتراک‌گذاری:
- ۹۵/۰۸/۱۶