05.17.03 "Технічна електрохімія"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17095

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 32

Деполяризация анодного процесса SO₂ в электрохимическом синтезе водорода
(НТУ "ХПИ", 2015) Тульская, Алена Геннадьевна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.03 – техническая электрохимия. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена решению важной прикладной задачи – снижению удельного расхода электроэнергии при производстве водорода электролизом водных растворов H₂SO₄ с деполяризацией анодного процесса SO₂. Водно-щелочной метод электролиза уже исчерпал свой потенциал по снижению удельного расхода электроэнергии. Значительно снизить удельный расход можно лишь за счет изменения природы анодного процесса, что и происходит при реализации сульфатнокислотного цикла. Практическое внедрение сульфатнокислотного цикла сдерживалось из-за отсутствия доступных каталитически активных электродных материалов и стойких протонпроводящих мембран для разделения катодного и анодного пространств. Реализация сульфатнокислотного метода предусматривает организацию ресурсосберегающего замкнутого цикла, в котором не происходит образования вторичных продуктов. Кроме того, метод помогает решить экологическую проблему – утилизацию выбросов SO₂ производств химической и энергетической отраслей. Для решения поставленной задачи, на основании термодинамического анализа, установлены условия реализации деполяризации анодного процесса с участием газообразного SO₂, а не продуктов его взаимодействия с анолитом. Доказано участие кислородсодержащих частиц радикального характера в окислении SO₂ на поверхности платинового анода. Исследовано влияние материала анода, концентрации и температуры электролита на кинетические показатели окисления SO₂. В качестве активного покрытия пористой графитовой основы предложено использовать композицию активированного углерода (АУ) с платиной и оксидами переходных металлов (RuO₂, WO₃, MoO₃), которая позволяет снизить анодный потенциал на 0,3 – 0,4 В по сравнению с неактивированным графитом. Нанесение активных покриттий композициями АУ з Pt, RuO₂, MoO₃, WO₃ оказало синергетический эффект снижения анодного потенциала по сравнению с покрытием индивидуальными Pt, RuO₂, MoO₃, WO₃ на 0,12 – 0,13 В. По каталитической активности добавки расположены в следующий ряд Pt > PtO > RuO₂ > MoO₃ > WO₃ > АУ. Показана возможность повышения каталитической активности композиций на основе АУ + MoO₃ и АУ + WO₃ путем введения в электролит соединений, содержащих I¯. Обоснован количественный состав активного покрытия газодиффузионного анода, а также способ нанесения активного покрытия. Показано, что максимальная каталитическая активность и синергетический эффект соответствует содержанию добавок (мг⋅см¯²): Pt – 1,8...2,0; RuO₂ – 1,8...2,1; WO₃ – 3,8...4,0; MoO₃ – 13...15. По результатам испытаний износостойкости гравиметрическим и электрохимическим способами все материалы, используемые в качестве активного покрытия, отнесены к стойким. Результаты работы лабораторного электролизера подтвердили выводы, сделанные на основании кинетических исследований. Определены технологические параметры проведения электролиза с целью получения водорода, а также с целью утилизации SO₂. Определено, что удельный расход электроэнергии составил 2,6 ... 3,1 кВт∙ч на 1 нм³ Н₂ при плотности тока 500 ... 1000 А∙м¯². Проведены опытно-промышленные испытания, которые показали перспективность реализации деполяризации анодного процесса SO₂ в сульфатнокислотном методе получения водорода.
Электрохимический синтез титана(III) сульфата в технологии производства титана(IV) оксида
(Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского, 2015) Федоренко, Андрей Александрович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.03 – техническая электрохимия. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015 г. Диссертация посвящена усовершенствованию сульфатной технологии производства пигментного TiO₂, путем внедрения технологии энергосберегающего электрохимического восстановления Fe³⁺ и TiO²⁺, с целью исключения из производства стадии обработки металлоломом железа и алюминием, как основных реагентов для получения атомарного водорода с целью восстановления ионов. Известные технологии имеют существенные недостатки, которые значительно снижают качество конечного продукта – накопление гидролизованного Fe³⁺ в пасте ГДТ, расход концентрированной серной кислоты на растворение металлолома железа и порошкообразного алюминия и связывание хромофоров Mn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, железа в FeSO₄×7H₂O и др., наличие которых в растворах приводит к необратимым загрязнениям ГДТ и низкому выходу по току конечных продуктов. На основании системного анализа электрохимических, гальваномагнитных измерений и модельных расчетов доказан эстафетный механизм восстановления ионов H⁺ и TiO²⁺ в технологических растворах серной кислоты, который происходит при участии H⁺, Н⁰, Н¯, Н, H₂⁺ и др. ионов и их восстановленных форм в сжатом катодном двойном электрическом слое (ДЭС). Они принимают участие в трансляции электронов в плоскость скольжения Н₃О⁺ и TiO²⁺. Исследования электрохимических свойств электродных материалов, влияния магнитного поля на режимы электролиза и физико-химических особенностей технологических растворов, позволили устранить недостатки существующих технологических схем, за счет замены материалов электродов, выбора целесообразных режимов электролиза по плотности тока. Оптимальным режимом электрохимического восстановления [TiO(H₂O)₄]²⁺ является плотность тока ~ 5,0 А/дм², при которой достигается максимальный выход по току восстановителя. Выбор материалов для катодов и анодов сосредоточен на ndm элементах (n = 3 – 5 квантовые уровни), с заполнением электронами d – орбиталей от 20 до 80 %. Это связано с тем, что указанные элементы имеют незаполненные орбитали, поэтому могут участвовать, как кислоты, в комплексообразовании с гидрид–ионами. Этот процесс приводит к растворению водорода в подобных металлах и уменьшению в них удельного сопротивления. Установлено, что между удельным сопротивлением nd – металлов и количеством электронов, находящихся на d – орбиталях, существует функциональная связь. Чем больше заполнен d – подуровень, тем меньше удельное сопротивление, что положительно сказывается на перенапряжении выделения водорода. Но у металлов со 100 % заполнением электронами (Cu, Zn) отсутствует возможность присоединять водород и поэтому у них самое большое перенапряжение выделения водорода. В связи с этим, лучшими материалами для катодов являются сплавы nd – металлов и их сплавов, которые имеют склонность к растворению водорода. Подтверждением влияния растворенного водорода на перенапряжение выделения водорода, является ниобий и его сплавы, где имеет место прямо пропорциональная зависимость. Для осуществления эффективного электролиза разработаны и изготовлены электролизеры разных модификаций, в зависимости от состава и качества исходного сырья, что обеспечило возможность восстановления ионов Fe³⁺ и TiO²⁺ в технологических растворах и синтез Ti₂(SO₄)₃ , как в растворимой, так и кристаллической формах, с выходом по току <93 ± 3> %. На основании исследований оптических свойств соединений титана изготовлены оригинальные устройства – "Оптические анализаторы растворов" в двух модификациях с компьютерным интерфейсом и АСУ. Ввод оптического анализатора позволяет использовать синтез в автоматическом режиме и контролем восстановителя Ti₂(SO₄)₃ до 25–28%.
Електрохімічний синтез титану(III) сульфату у технології виробництва титану(IV) оксиду
(НТУ "ХПІ", 2015) Федоренко, Андрій Олександрович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 - технічна електрохімія. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена вдосконаленню сульфатної технології виробництва пігментного TiO₂ шляхом відновлення іонів в розчинах Fe³⁺ і TiO²⁺ не Fe, Al, а єлектрохімічно, що виключає накопиченя хромофорів в впасті ГДТ, тим самим гарантує високу якість готової продукції. Але, на цей час теорії перенапруги віділення водню та уповільненного розряду не є загальними, тому було виконано пошук матеріалів катоду з найменшою перенапругою водню. Вирішення досягнуто дослідженнями подвійного електричного шару (ПЕШ), де відновлення Fe³⁺ і TiO²⁺ відбувається за участю сполук: H⁺, Н⁰, Н¯, Н, H₂⁺ через естафетний механізм. Встановлено, що кращими матеріалами є ndm – метали та їх сплави, які мають низкий питомий опір і схилні до накопичення водю – ними стали нержавіюча сталь і ніобій. При розробці єлектролізерів для підвищення конвективної дифузії в синтезі відновника Ti₂(SO₄)₃ використана сила Лоренца. При використанні синтезу в автоматичному режимі запропоновано нові оптичні методи контролю Ti³⁺ та створення комплеку для керуванням електроліза компютером або АСУ.
Деполяризація анодного процеса SO₂ в електрохімічному синтезі водню
(НТУ "ХПІ", 2015) Тульська, Альона Геннадіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015 р. Дисертацію присвячено вирішенню важливої прикладної задачі – зниженню питомих витрат електроенергії при виробництві водню електролізом за рахунок деполяризації анодного процесу SO₂. На підставі термодинамічного аналізу встановлено умови реалізації деполяризації анодного процесу за участю газоподібного SO₂, а не продуктів його взаємодії з анолітом. Доведена участь кисеньвмісних часток радикального характеру в окисненні SO₂ на поверхні платинового аноду. Досліджений вплив матеріалу аноду, концентрації та температури електроліту на кінетичні показники окиснення SO₂. Запропонований склад активного покриття газодифузійного аноду, що виявляє високі кінетичні показники в широкому діапазоні густин струму, а також спосіб його нанесення. Проведені випробування зносостійкості анодних матеріалів. Результати кінетичних досліджень підтверджені в роботі лабораторного електролізеру. Показана можливість використання сульфатнокислотного методу одержання водню для утилізації SO₂. Встановлено, що питомі витрати електроенергії склали 2,6...3,1 кВт⋅год⋅нм³ Н₂ при густині струму 500...1000 А⋅м¯². Проведено дослідно-промислові випробування, які довели перспективність реалізації деполяризації анодного процесу SO₂ в сульфатнокислотному методі одержання водню.
Електрохімічне осадження каталітично активних наночастинок Pd-Au у середовищі органічних апротонних розчинниках
(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Добровецька, Оксана Ярославівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Удосконалення технології формування оксидних шарів на сплаві титану ОТ4–0
(НТУ "ХПІ", 2016) Смирнова, Олександра Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена удосконаленню технології оксидування сплаву титану ОТ4–0 для створення матеріалів з протикорозійними та каталітичними властивостями. Обґрунтовано склад електролітів і експериментально визначено вплив режимів оксидування на склад, морфологію та властивості оксидних покриттів. Розроблено технологію мікродугового оксидування сплаву титану ОТ4–0 для одержання оксидних композицій Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn. Експериментально встановлено, що церійвмісні оксидні шари виявляють високу каталітичну активність у реакціях окиснення бензолу та конверсії СО, а введення іонів міді та цирконію у церійвмісні МДО- покриття знижує температуру конверсії СО. Запропоновано склади електролітів для формування цирконій- та молібденвмісних оксидних покриттів із підвищеною термостійкістю. Визначено корозійну стійкість синтезованих матеріалів та їх каталітичну активність в модельній реакції конверсії монооксиду карбону та бензолу.
Теоретичні основи і технологічні засади електрохімічного перероблення псевдосплаву WC-Ni
(НТУ "ХПІ", 2016) Івашків, Василь Романович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2016. Дисертація присвячена розробленню теоретичних основ і технологічних засад електрохімічного окисного розчинення вторинної вольфрамвмісної сировини карбідного типу (псевдосплавів WC-Ni) з одержанням оксидів Вольфраму та ніколу (ІІ) сульфату кристалогідрату. У дисертації висвітлено результати електрохімічної поведінки псевдосплаву WC-Ni у розчинах кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄); NaOH та аміакатних електролітах (NH₄OH, NH₄OH + NH₄Cl); диметилформамідних розчинах літію та ніколу (ІІ) хлоридів, за різних температур (20…80⁰ С) та потенціалів електрода (-0,2…2 В). Вибрано найкращий за технологічними показниками процес перероблення псевдосплавів WC-Ni, а саме окиснення вольфраму (IV) карбіду до його оксидів з одночасним розчиненням нікелю, та електроліт для здійснення цього процесу, а саме сульфатну кислоту. Згідно з планом комбінаційних квадратів, проведено дослідження електрохімічного окисного розчинення вищенаведених псевдосплавів у розчинах H₂SO₄ + Ni₂SO₄, за різних концентрацій компонентів (С₁, С₂), температур (Т) та потенціалів електрода (Е). Одержано математичні моделі залежності густини струму (іₐ) та виходу за струмом (ВС) від чотирьох факторів (С₁, С₂, Т, Е). На основі розрахунків за вказаними моделями визначено оптимальні умови електролізу. Проведено дослідження електрохімічного окисного розчинення WC-Ni в 1М H₂SO₄ за симетричного реверсного струму. Показано, що таке здійснення процесу електролізу немає суттєвих переваг, порівняно із процесом за постійного струму. Запропоновано схему вузла пілотного електролізера та принципову технологічну схему перероблення псевдосплаву WC-Ni у WO₃. Виконано техніко-економічний аналіз запропонованої технології, показано її економічну доцільність та ефективність.
Удосконалення технології формування оксидних шарів на сплаві титану ОТ4–0
(НТУ "ХПІ", 2016) Смирнова, Олександра Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена удосконаленню технології оксидування сплаву титану ОТ4–0 для створення матеріалів з протикорозійними та каталітичними властивостями. Обґрунтовано склад електролітів і експериментально визначено вплив режимів оксидування на склад, морфологію та властивості оксидних покриттів. Розроблено технологію мікродугового оксидування сплаву титану ОТ4–0 для одержання оксидних композицій Ti/TiOx∙CeOy, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz, Ti/TiOx∙CeOy∙ZrOz∙CuOn. Експериментально встановлено, що церійвмісні оксидні шари виявляють високу каталітичну активність у реакціях окиснення бензолу та конверсії СО, а введення іонів міді та цирконію у церійвмісні МДО- покриття знижує температуру конверсії СО. Запропоновано склади електролітів для формування цирконій- та молібденвмісних оксидних покриттів із підвищеною термостійкістю. Визначено корозійну стійкість синтезованих матеріалів та їх каталітичну активність в модельній реакції конверсії монооксиду карбону та бензолу.
Композиційні електрохімічні покриття на основі міді та нікелю, модифіковані ультрадисперсними частинками
(НТУ "ХПІ", 2016) Овчаренко, Ольга Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Композиційні електрохімічні покриття на основі міді та нікелю, модифіковані ультрадисперсними частинками
(НТУ "ХПІ", 2016) Овчаренко, Ольга Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Теоретичні основи і технологічні засади електрохімічного перероблення псевдосплаву WC-Ni
(НТУ "ХПІ", 2016) Івашків, Василь Романович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2016. Дисертація присвячена розробленню теоретичних основ і технологічних засад електрохімічного окисного розчинення вторинної вольфрамвмісної сировини карбідного типу (псевдосплавів WC-Ni) з одержанням оксидів Вольфраму та ніколу (ІІ) сульфату кристалогідрату. У дисертації висвітлено результати електрохімічної поведінки псевдосплаву WC-Ni у розчинах кислот (HCl, HNO₃, H₂SO₄); NaOH та аміакатних електролітах (NH₄OH, NH₄OH + NH₄Cl); диметилформамідних розчинах літію та ніколу (ІІ) хлоридів, за різних температур (20…80⁰ С) та потенціалів електрода (-0,2…2 В). Вибрано найкращий за технологічними показниками процес перероблення псевдосплавів WC-Ni, а саме окиснення вольфраму (IV) карбіду до його оксидів з одночасним розчиненням нікелю, та електроліт для здійснення цього процесу, а саме сульфатну кислоту. Згідно з планом комбінаційних квадратів, проведено дослідження електрохімічного окисного розчинення вищенаведених псевдосплавів у розчинах H₂SO₄ + Ni₂SO₄, за різних концентрацій компонентів (С₁, С₂), температур (Т) та потенціалів електрода (Е). Одержано математичні моделі залежності густини струму (іₐ) та виходу за струмом (ВС) від чотирьох факторів (С₁, С₂, Т, Е). На основі розрахунків за вказаними моделями визначено оптимальні умови електролізу. Проведено дослідження електрохімічного окисного розчинення WC-Ni в 1М H₂SO₄ за симетричного реверсного струму. Показано, що таке здійснення процесу електролізу немає суттєвих переваг, порівняно із процесом за постійного струму. Запропоновано схему вузла пілотного електролізера та принципову технологічну схему перероблення псевдосплаву WC-Ni у WO₃. Виконано техніко-економічний аналіз запропонованої технології, показано її економічну доцільність та ефективність.
Електрохімічне осадження каталітично активних наночастинок Pd-Au у середовищі органічних апротонних розчинниках
(НТУ "ХПІ", 2016) Добровецька, Оксана Ярославівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації наведено результати досліджень, які спрямовані на розроблення теоретичних основ та технологічних засад одержання каталітично активних наночастинок Pd-Au на склографітовій основі за імпульсного режиму електролізу в середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено вплив умов електролізу в середовищі апротонних розчинників на вміст компонентів та морфологію наноструктурованого осаду, геометрію і розмір частинок Pd-Au. Показана ефективність імпульсного струму під час формування наноструктурованого Pd-Au. Показана можливість одержання Pd-Au гальванічним заміщенням. З'ясовано залежність геометрії та розміру частинок Pd-Au, вмісту компонентів і морфології Pd-Au осаду, одержаного гальванічним заміщенням на поверхню маґнію, від складу DMF розчину та температури. Досліджено каталітичну активність наноструктурованих Pd-Au/GC електродів, одержаних електрохімічним методом за імпульсного режиму електролізу в DMSO розчинах, у реакції анодного окиснення метанолу. Визначена залежність каталітичної активності Pd-Au/GC від вмісту компонентів у Pd-Au осаді та концентрації метанолу в розчині. Показана висока ефективність наноструктурованого Pd-Au/GC каталізатора і можливість його використання в прямих метанольних паливних елементах.
Функціональні покриття тернарними сплавами кобальту з тугоплавкими металами
(НТУ "ХПІ", 2017) Гапон, Юліана Костянтинівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено розробці технології гальванохімічного синтезу покриттів тернарними сплавами кобальт-молібден-вольфрам з полілігандних електролітів для одержання матеріалів з поліпшеними фізико-механічними властивостями. Визначено константи нестійкості та склад моно- та білігандних комплексів кобальту та запропоновано цитратно-дифосфатну та амонійно-цитратну системи для осадження сплавів кобальту з вольфрамом та молібденом. На підставі аналізу кінетичних закономірностей встановлено механізм осадження сплаву. Із цитратно-дифосфатного електроліту відбувається стадійне відновлення металів з гетероядерних комплексів складу [MO₄Со(P₂O₇)]⁴⁻, де М = Mo, W та Со(Cit)₂⁴⁻, а з амонійно-цитратного електроліту спряжений процес відновлення реалізується за участю комплексів [MO₄Со(Cit)]³⁻. Обґрунтовано вплив складу електролітів та режимів осадження (стаціонарний та імпульсний) на вміст компонентів, морфологію, структуру, функціональні властивості та ефективність процесу. Запропоновано технологічну схему електролітичного формування функціональних покриттів сплавами кобальту з молібденом і вольфрамом та розроблено відповідні технологічні інструкції. Встановлено високу корозійну стійкість покриттів і нададитвне зростання мікротвердості та каталітичної активності порівняно з вихідними компонентами сплаву.
Функціональні покриття тернарними сплавами кобальту з тугоплавкими металами
(НТУ "ХПІ", 2017) Гапон, Юліана Костянтинівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено розробці технології гальванохімічного синтезу покриттів тернарними сплавами кобальт-молібден-вольфрам з полілігандних електролітів для одержання матеріалів з поліпшеними фізико-механічними властивостями. Визначено константи нестійкості та склад моно- та білігандних комплексів кобальту та запропоновано цитратно-дифосфатну та амонійно-цитратну системи для осадження сплавів кобальту з вольфрамом та молібденом. На підставі аналізу кінетичних закономірностей встановлено механізм осадження сплаву. Із цитратно-дифосфатного електроліту відбувається стадійне відновлення металів з гетероядерних комплексів складу [MO₄Со(P₂O₇)]⁴⁻, де М = Mo, W та Со(Cit)₂⁴⁻, а з амонійно-цитратного електроліту спряжений процес відновлення реалізується за участю комплексів [MO₄Со(Cit)]³⁻. Обґрунтовано вплив складу електролітів та режимів осадження (стаціонарний та імпульсний) на вміст компонентів, морфологію, структуру, функціональні властивості та ефективність процесу. Запропоновано технологічну схему електролітичного формування функціональних покриттів сплавами кобальту з молібденом і вольфрамом та розроблено відповідні технологічні інструкції. Встановлено високу корозійну стійкість покриттів і нададитвне зростання мікротвердості та каталітичної активності порівняно з вихідними компонентами сплаву.
Наукові основи електрохімічної технології покриттів тернарними сплавами заліза з тугоплавкими металами
(НТУ "ХПІ", 2018) Єрмоленко, Ірина Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 ‒ технічна електрохімія. ‒ Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних технологій покриттів тернарними сплавами заліза та кобальту з молібденом і вольфрамом підвищеної функціональності. Експериментально доведено гіпотезу що-до конкурентного відновлення металів тріади заліза з тугоплавкими компонентами, обумовленого взаємним впливом термодинамічних, кристалохімічних характеристик сплавотвірних металів і кінетичних параметрів катодного процесу. Встановлено кінетичні закономірності співвідновлення в системах Fe³⁺ ‒ MoO₄²⁻ ‒ WO₄²⁻ ‒ Cit³⁻, Fe³⁺ ‒ Со²+ ‒ WO₄²⁻ (MoO₄²⁻) ‒ Cit³⁻ і обґрунтовано механізм осадження тернарних сплавів Fe-Mo-W, Fe-Co-W(Mo). Визначено вплив складу електролітів і режимів електролізу на елементний, фазовий склад і морфологію поверхні одержаних покриттів. Доведено можливість керування складом та морфологією багатокомпонентних покриттів на основі заліза і кобальту варіюванням складу електроліту (співвідношення концентрацій компонентів, співвідношення ліганду і комплексотвірників) і застосуванням гальваностатичного та імпульсного режимів електролізу з варіюванням густини струму 2,5 ‒ 6,5 А/дм², тривалості імпульсу / паузи 5 ‒ 10 / 5 ‒ 20 мс. Розроблено електроліти та режими осадження, що забезпечують осадження покриттів Fe-Co-W з вмістом Со 32 ‒ 47 ат. %, W 5 ‒ 13 ат. %, покриттів Fe-Mo-W з вмістом вольфраму 5 ‒ 11 ат. %, молібдену 26 ‒ 32 ат. % і покриттів Fe-Сo-Мо з діапазоном вмісту Сo 26 ‒ 48 ат. % і Мо 15 ‒ 31 ат. % та виходом за струмом до 58 – 82 %. Розроблено варіативні схеми електрохімічних процесів осадження покриттів сплавами Fe-Mo-W, Fe-Co-W(Mo) залежно від їх практичного застосування. За результатами експериментальних досліджень і тестувань функціональних властивостей покриттів в модельних середовищах і технологічних умовах визначено перспективні напрямки застосування одержаних матеріалів.
Електрохімічні процеси в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Штефан, Вікторія Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних процесів в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів. Висунуто і експериментально доведено гіпотезу про можливість керування природою електрохімічних процесів, за участю іонів молібдену (VI) та вольфраму (VI), пов'язана з досягненнями в дослідженні стану форм їх іонів у водних розчинах. Доведено вплив природи оксоаніону молібдену на кінетику катодних процесів в комплексних електролітах в широкому діапазоні рН: аміачно-пірофосфатний (рН>7) та аміачно-трилонатний (рН<7). Розвинуті уявлення про керований вплив формою оксоаніонів молібдену на поляризацію катодного процесу для зміни лімітуючої стадії. Підтверджено, що катодні процеси при осадженні сплаву Со-Мо включають відновлення оксоаніонів молібдену за рахунок не тільки електрохімічної стадії, але за участю окисно-відновних реакцій, де відновниками виступають продукти суміщених електродних реакцій – кобальт та адсорбований водень. Визначено вплив складу електролітів, та параметрів електролізу на функціональні властивості покриттів (корозійну стійкість, мікротвердість, каталітичну активність в реакції конверсії СО та електрохімічного виділення вод-ню). Експериментально опрацьовано склади електролітів для створення конверсійних покриттів на поверхнях срібла та сплаві Д16. Доведено, що зміна рН в електроліті наповнення анодно-оксидних покриттів на сплаві Д16 змінює форму оксоаніонів і підвищує корозійну стійкість системи. Встановлено, що зі збільшенням концентрації тіосульфату потенціал срібла зсувається в бік негатив-них значень за рахунок утворення [Ag(S2O3)n](2n+1)-, що дає можливість перебігу окисно-відновних реакцій за участю іонів вольфраму та срібла. Застосування пасиватора поверхні срібла на основі вольфрамату в 2 рази ефективніше пасиватора на основі хромату. Одержано каталізатор Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn, який відзначається високою активністю конверсії СО (до 95% при 420 °C). Анодно-оксидні покриття на ОТ4-0, що містять сполуки молібдену демонструють зниження провідності та термостійкість анодного шару. Оксидні покриття, що сформовані з молібденвмісного електроліту на сталі 08Х18Н10, мають електричний опір ізоляції 2,6·1010…3,6·1010 Ом. Ефективність наукового доробку доведена позитивними результатами лабораторно-промислових випробувань та впровадження.
Наукові основи електрохімічної технології покриттів тернарними сплавами заліза з тугоплавкими металами
(НТУ "ХПІ", 2018) Єрмоленко, Ірина Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 ‒ технічна електрохімія. ‒ Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних технологій покриттів тернарними сплавами заліза та кобальту з молібденом і вольфрамом підвищеної функціональності. Експериментально доведено гіпотезу що-до конкурентного відновлення металів тріади заліза з тугоплавкими компонентами, обумовленого взаємним впливом термодинамічних, кристалохімічних характеристик сплавотвірних металів і кінетичних параметрів катодного процесу. Встановлено кінетичні закономірності співвідновлення в системах Fe³⁺ ‒ MoO₄²⁻ ‒ WO₄²⁻ ‒ Cit³⁻, Fe³⁺ ‒ Со²+ ‒ WO₄²⁻ (MoO₄²⁻) ‒ Cit³⁻ і обґрунтовано механізм осадження тернарних сплавів Fe-Mo-W, Fe-Co-W(Mo). Визначено вплив складу електролітів і режимів електролізу на елементний, фазовий склад і морфологію поверхні одержаних покриттів. Доведено можливість керування складом та морфологією багатокомпонентних покриттів на основі заліза і кобальту варіюванням складу електроліту (співвідношення концентрацій компонентів, співвідношення ліганду і комплексотвірників) і застосуванням гальваностатичного та імпульсного режимів електролізу з варіюванням густини струму 2,5 ‒ 6,5 А/дм², тривалості імпульсу / паузи 5 ‒ 10 / 5 ‒ 20 мс. Розроблено електроліти та режими осадження, що забезпечують осадження покриттів Fe-Co-W з вмістом Со 32 ‒ 47 ат. %, W 5 ‒ 13 ат. %, покриттів Fe-Mo-W з вмістом вольфраму 5 ‒ 11 ат. %, молібдену 26 ‒ 32 ат. % і покриттів Fe-Сo-Мо з діапазоном вмісту Сo 26 ‒ 48 ат. % і Мо 15 ‒ 31 ат. % та виходом за струмом до 58 – 82 %. Розроблено варіативні схеми електрохімічних процесів осадження покриттів сплавами Fe-Mo-W, Fe-Co-W(Mo) залежно від їх практичного застосування. За результатами експериментальних досліджень і тестувань функціональних властивостей покриттів в модельних середовищах і технологічних умовах визначено перспективні напрямки застосування одержаних матеріалів.
Удосконалення електрохімічного осадження функціональних покрить міддю на сплави заліза та алюмінію
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Сьомкіна, Олена Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено удосконаленню технологічного процесу нанесення функціональних мідних покриттів на вироби зі сплавів заліза й алюмінію, які використовуються для підвищення електро- та теплопровідності, забезпечення надійності контактних з'єднань, надання поверхні каталітичних властивостей. Досліджено кінетику і механізм відновлення гідроксотартратного комплексу міді. Встановлено, що катодний процес протікає в області змішаної кінетики і ускладнений хімічною стадією дисоціації комплексного іона. Розроблено склад електроліту міднення, що забезпечує осадження покриттів з міцною адгезією до більш електронегативної основи. Отриманий розчин екологічно безпечний та стійкий при тривалій експлуатації. Вивчено вплив параметрів електролізу (температури, густини струму, концентрації компонентів розчину) на морфологію і якість одержуваних покриттів. Встановлено, що для поліпшення зчеплення мідного осаду з виробами зі сплавів алюмінію, необхідно створити на їх поверхні оксидну плівку з розвиненою пористою поверхнею, що задається умовами формування. Виявлено корозійні і електричні характеристики сформованих оксидів. Визначено, що додавання активуючої домішки фторид-іону до електроліту міднення сприяє більш рівномірному розподілу металу по поверхні сплавів.
Удосконалення електрохімічного осадження функціональних покрить міддю на сплави заліза та алюмінію
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Сьомкіна, Олена Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено удосконаленню технологічного процесу нанесення функціональних мідних покриттів на вироби зі сплавів заліза й алюмінію, які використовуються для підвищення електро- та теплопровідності, забезпечення надійності контактних з'єднань, надання поверхні каталітичних властивостей. Досліджено кінетику і механізм відновлення гідроксотартратного комплексу міді. Встановлено, що катодний процес протікає в області змішаної кінетики і ускладнений хімічною стадією дисоціації комплексного іона. Розроблено склад електроліту міднення, що забезпечує осадження покриттів з міцною адгезією до більш електронегативної основи. Отриманий розчин екологічно безпечний та стійкий при тривалій експлуатації. Вивчено вплив параметрів електролізу (температури, густини струму, концентрації компонентів розчину) на морфологію і якість одержуваних покриттів. Встановлено, що для поліпшення зчеплення мідного осаду з виробами зі сплавів алюмінію, необхідно створити на їх поверхні оксидну плівку з розвиненою пористою поверхнею, що задається умовами формування. Виявлено корозійні і електричні характеристики сформованих оксидів. Визначено, що додавання активуючої домішки фторид-іону до електроліту міднення сприяє більш рівномірному розподілу металу по поверхні сплавів.
Електродні процеси на сплавах та сполуках ванадію в водневій енергетиці
(НТУ "ХПІ", 2018) Вороніна, Олена Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертація присвячена розробці технологічного процесу виробництва водню з використанням нових електродних матеріалів на основі ванадієвих сплавів і алюмінієвих сплавів. Матеріал електрода на основі ванадію виключає утворення феритів при лужному електролізі. Алюмінієві сплави виключають виділення кисню на анодах через корозійний процес з деполяризацією водню. Тому на обох електродах можна виділяти водень на електролізерах без мембрани при електролізі лужної води. Досліджені основні показники анодних процесів на сплаві алюмінію АМЦ в лужних розчинах з домішками хлоридів. В інтервалах густин струму 1-5 А/дм² та температурах 18-20 ⁰С розчинення сплаву забезпечується негативними потенціалами. При збільшенні швидкості розчинення в умовах анодної поляризації потенціал аноду зміщується в позитивну область на 150-200 мВ. Керування гальваностатичним режимом електролізу в досліджуваних розчинах дозволяє збільшити швидкість виділення водню при розчиненні сплаву за рахунок прискорення дифузійних процесів в анодному просторі та забезпечення відведення продуктів електролізу в прианодному шарі. Визначено кінетичні залежності і механізми виділення водню на алюмінієвих сплавах, що призводить до зменшення перенапруги реакції виділення водню на катодах і утворення водню на анодах шляхом розчинення алюмінію. Наведено дослідно-промислові випробування безкисневого електросинтезу на вдосконалених електролізерах при напругах електролізу 0,3-1 В. Це дозволяє знизити матеріальні та енергетичні витрати на електроліз.