تهیه، شناسایی و ارزیابی کاتدهای نفوذ اکسیژنی با الکتروکاتالیست آلیاژی جهت استفاده در فرایند کلر-آلکالی پیشرفته
چکیده
یکی از معضلات اساسی در روش های متداول تولید سود سوزآور و کلر، مصرف زیاد انرژی می باشد. لذا محققین به دنبال روش هایی بوده اند که بتوانند هر چه بیشتر مصرف انرژی را کاهش دهد. جدید ترین روش تحقیقاتی در سطح آزمایشگاه و نیمه صنعتی جهت کاهش مصرف انرژی استفاده از فرایند کلر-آلکالی پیشرفته advanced chlor-alkaliمی باشد. ر این فرایند از کاتدهای احیا اکسیژن به جای کاتدهای تولید هیدروژن در راکتور الکتروشیمیایی غشایی استفاده می گردد. کاتدهای احیا اکسیژن دارای ساختاری کامپوزیت با ضخامت کمتر از 300 میکرون هستند که به ترتیب متشکل از لایه های آب گریز (تفلونی) نفوذ اکسیژن (کربن –تفلون) و واکنش (الکتروکاتالیست) بوده که تحت فشار به یکدیگر متصل می گردند. مهمترین مشکلات کاتدهای نفوذ اکسیژن جهت صنعتی شدن عبارتند از : 1- عدم پایداری کافی کاتد و الکتروکاتالیست به کار رفته در آن : 1-1حل شذت الکتروکاتالیست پلاتین در الکترولیت (سود) 1-2)از بین رفتن پاتین به دلیل اکسید شدن پایه کربنی کاتالیست و ریزش الکتروکاتالیست 2-تولید محصول ناخواسته پراکسیدسدیم 3-پدیده طغیان فعالیتهای تحقیقاتی انجام شده شامل موارد ذیل می باشد: الف) ساخت پایه های متفاوت با ترکیب درصدهای وزنی 60، 65، 70و 80 (درصد وزنی کربن) ب) تهیهmea (membrane electrode assembly)با دو روش متفاوت با استفاده از الکترو کاتالیست پلاتین ج) در این پروژه از انواع الکتروکاتالیست های تک فلزی و آلیاژی از جمله الکتروکاتالیست های روتنیوم اکسید روتیوم و پلاتین-روتنیوم استفاده شده است خلاصه نتایج و تحلیل آن به شرح زیر است: -بهترین شرایط برای پایه ها ترکیب درصدهای وزنی 65 تا 70 درصد کربن می باشد. -الکتروکاتالیست روتنیوم در کاهش تولید پراکسید نسبت به کاتد esns عملکرد بهتری داشته است. -meaهای ساخته شده در افزایش بازدهی تولید سود(caustic current efficienty) موثر عمل کرده اند. -پودر کربن هایی که دارای سطح ویژه ی بالاتر از 200 m2/gr می باشند برای تهیه پایه مناسب ترند. -کربن های مناسب جهت ساخت کاتد نفوذ اکسیژنی می بایست سطح ویژه ای بین 200 تا 300 m2/gr داشته از درجه گرافیتاسیون بالایی برخوردار باشند. -از تحقیقات برجست های که در این پژوزه انجام شده استفاده از surfactant و فیلمهای ظریفی است که در آغاز فرایند سبب جذب مایع روی سطح کاتد می شوند. این امر سبب افزایش سه فازی واکنش می گردد.