05.17.03 "Технічна електрохімія"

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

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 10

Електролітичні сплави і композити на основі кобальту з тугоплавкими металами для еко- і енерготехнологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ненастіна, Тетяна Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія (16 –Хімічна та біоінженерія). ‒ Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Об’єкт дослідження – хімічні реакції в об’ємі електроліту та електрохімічні процеси на межі фаз при спільному осадженні кобальту з вольфрамом, молібденом і цирконієм у сплав або композиційні покриви. Предмет дослідження – закономірності і технологічні параметри катодного осадження покривів на основі кобальту з тугоплавкими металами з комплексних полілігандних електролітів, функціональні властивості покривів. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічної технології покривів сплавами і композитами на основі кобальту з тугоплавкими металами як матеріалів для еко- і енерготехнологій. В основу роботи покладено гіпотезу осадження з розчинів електролітів нанокомпозиційних багатокомпонентних покривів зі зміцнювальною фазою, яка утворюється in situ в електродному процесі, завдяки чому рівномірно розподіляється у зростаючому шарі покриву. Визначено склад і константи нестійкості цитратних, пірофосфатних та цитратно-пірофосфатних комплексів сплавотвірних металів, а також систем Со²⁺ -WО₄²⁻ (МоО₄²⁻), Со²⁺- WО₄²⁻ (МоО₄²⁻)-P₂O₇⁴⁻, Со²⁺ -WО₄²⁻ (МоО₄²⁻ )-Cit³⁻ дозволили встановити концентраційні співвідношення катіонів кобальту, цирконію, оксометалатів і лігандів, що стало основою розробки екологічних електролітів осадження сплавів і композитів на основі кобальту з тугоплавкими металами. Визначено комплекс кінетичних критеріїв, на підставі яких обґрунтовано механізм співосадження металів у покриви Со-Mo-W/Со-Mo-WOx, Сo-Мо-Zr/Сo-Мо-ZrO₂, Сo-W-Zr/Сo-W-ZrO₂, як сукупність послідовних і спряжених реакцій за участю моно- і білігандних комплексів та ад-атомів водню, та запропоновано узагальнену схему формування КЕП з цитратно-пірофосфатних електролітів. Запропоновано узагальнену схему співосадження кобальту з вольфрамом та/або молібденом і цирконієм у сплави і композити, що враховують іонні реакції гідролізу, утворення комплексів і поліаніонів, що перебігають у розчині за участю кобальту, цирконію, цитрату, пірофосфату і оксоаніонів МоО₄²⁻(WО₄²⁻). Встановлено, що відновлення оксометалатів відбувається стадійно через утворення оксидів вольфраму(молібдену) змінної валентності з можливим подальшим їх як електрохімічним, так і хімічним відновленням ад-атомами гідрогену. Включення оксидів цирконію в склад покривів відбувається за рахунок гідролізу і утворення оксосолі. На підставі опрацювання складів електролітів та дослідження параметрів режимів електроосадження, показано, що покриви на основі кобальту Сo-Мо-ZrO₂, Сo-W-ZrO₂, осаджені на постійному струмі, містять до 0,7 мас.% цирконію, покриви Со-Mo-WOx – до 24 мас.% тугоплавких компонентів. Доведено, що використання імпульсного струму забезпечує збагачення покривів молібденом, вольфрамом і цирконієм при зменшенні вмісту оксиґену. Встановлено, що відновлення тугоплавких металів у покриви Сo-W-ZrO₂ і Со-Mo-WOx, на відміну від Сo-Мо-ZrO₂, відбувається конкурентно. Визначено оптимальні інтервали густини струму 5–8 А/дм² і частоту імпульсів на рівні 88–90 Гц Сo-W-ZrO₂ Сo-Мо-ZrO₂ і Со-Mo-WOx. Показано, що цирконій викликає підвищення шорсткості поверхні покривів (Ra), що пов’язано із включенням відповідних оксидів до композиційного покриву, а вольфрам сприяє зниженню Ra і згладжуванню рельєфу поверхні за рахунок вбудовування в заглиблення поверхневого шару. Доведено підвищення мікротвердості покривів відносно показників окремих компонентів, причому найвищий показник мають системи Со-Mo-WOx (до 1100 кг/мм²), для Сo-Мо-ZrO₂ і Сo-W-ZrO₂ мікротвердість складає до 550 кг/мм². Підвищення температури забезпечують вищу мікротвердість покривів, порівняно з кімнатною режимом, за рахунок збільшення вмісту тугоплавких компонентів. Із застосуванням лінійної вольтамперометрії, спектроскопії електродного імпедансу та гравіметрії встановлено, що найвищу корозійну стійкість у кислому середовищі виявляє система Co-Mo-WOx, тоді як покриття Co-Mo-ZrO₂ і Co-W-ZrO₂ є більш стійкими у лужному і нейтральному середовищі. Покриттям сплавами Co-Mo-WOx, Co-Mo-ZrO₂, Co-W-ZrO₂ притаманна висока хімічна і корозійна стійкість у лужних середовищах. За значенням глибинного показника корозії вони можуть бути віднесенні за десятибальною шкалою до вельми стійких. Встановлено закономірності катодного виділення водню на композиційних електролітичних покриттях Сo-Mo-WOx, Co-Mo-ZrO₂ і Co-W-ZrO₂. Визначено кінетичні параметри реакції виділення водню на означених тонко плівкових матеріалах – кутові коефіцієнти тафелевских залежностей, коефіцієнти перенесення, струми обміну. На підстав аналізу кінетичних закономірностей запропоновано механізм виділення водню. Досліджено кінетику анодного окиснення метанолу на електродах з композиційними покривами Co-Mo-WОх, Co-Mo-ZrО₂ і Co-W-ZrО₂ і виявлено участь проміжних оксидів металів в перенесенні оксигену. Циклічні вольтамперограми показують, що покриви Co-Mo-ZrО₂ характеризуються найвищою стабільністю при анодній поляризації завдяки включенню до їх складу оксидів молібдену і цирконію. Дослідження анодної поведінки електродів з композиційними покривами Co-Mo-WОх, Co-Mo-ZrО₂ і Co-W-ZrО₂ свідчать про участь проміжних оксидів компонентів КЕП у реакції окиснення етанолу в лужному середовищі. За величиною піку анодної густини струму встановлено, що серед досліджених композитів найвищу електрокаталітичну активність в реакції окиснення етанолу виявляють вольфрамвмісні композиційні покриви Co-Mo-WОх. Такі каталітичні властивості можна пояснити наявністю оксидів тугоплавких металів, яким притаманні змінні стани окиснення та донорноакцепторна здатність щодо кисню. Показано, що контактні маси композиційних покривів Co-Мо-WOх, Co-Мо-ZrO₂ і Co-W-ZrO₂ володіють високою фотокаталітичною активністю в реакції деструкції метилового оранжевого під дією ультрафіолетового опромінення, причому покриви Co-Мо-WOх мають більш високу каталітичну активність в порівнянні з композиційними покривами Co-Мо-ZrO₂ і Co-W-ZrO₂, і можуть бути порівнянні з конверсійними покривами на основі оксиду титану. Розроблено варіативну технологічну схему електроосадження сплавів та композитів на основі кобальту з тугоплавкими металами Co-W-ZrO₂, Co-Мо-ZrO₂, Co-Мо-WОх, які дозволяють осаджувати як тонкоплівкові матеріали цільового призначення, так і синергетичні матеріалі з комплексною реалізацією в поверхневих шарах підвищених фізикомеханічних і фізико-хімічних властивостей. Результати дослідно-промислових випробувань експериментальних виробів з розробленими композиційними покривами і складів електролітів на підприємствах АТ "Харківський тракторний завод" і ТОВ "НВФ ДКБ ХМ" ("Науково виробнича фірма дослідне конструкторське бюро холодильних машин") довели ефективність технологій і високий рівень функціональних властивостей одержаних матеріалів. Результати впроваджено у навчальний процес кафедри фізичної хімії НТУ ХПІ і кафедри технології дорожньобудівельних матеріалів і хімії ХНАДУ.
Електролітичні сплави і композити на основі кобальту з тугоплавкими металами для еко- і енерготехнологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ненастіна, Тетяна Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2021. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електролітичних сплавів і композитів на основі кобальту з тугоплавкими металами для еко- і енерготехнологій. Експериментально доведено гіпотезу осадження з розчинів електролітів нанокомпозиційних багатокомпонентних покривів зі зміцнювальною фазою, яка утворюється in situ в електродному процесі. Визначено склад і константи нестійкості цитратних, пірофосфатних та змішаних комплексів Со(II) i Zr(IV), а також систем Со²⁺ -WО₄²⁻ (МоО₄²⁻), Со²⁺- WО₄²⁻ (МоО₄²⁻)-P₂O₇⁴⁻, Со²⁺ -WО₄²⁻ (МоО₄²⁻ )-Cit³⁻. Обґрунтовано механізм співосадження металів у покриви Со-Mo-W/Со-Mo-WOx, Сo-Мо-Zr/Сo-Мо-ZrO₂, Сo-W-Zr/Сo-W-ZrO₂, як сукупність послідовних і спряжених реакцій за участю моно- і білігандних комплексів та ад-атомів водню, та запропоновано узагальнену схему. Визначено вплив складу електролітів і режимів електролізу на елементний, фазовий склад і морфологію поверхні отриманих покривів. Доведена можливість керування складом і структурою багатокомпонентних покривів на основі кобальту шляхом варіювання складу електроліту, а також використання постійного або уніполярного імпульсного струму з варіюванням густини струму. Встановлено раціональні склади електролітів та режими електролізу, що забезпечують осадження покривів Со-Mo-WOx з вмістом молібдену 8 – 25 мас.%, вольфраму 4 – 20 мас.%; Сo-Мо-ZrO2 з вмістом молібдену 6 – 22 мас.%, цирконію 0,5 – 4 мас.%; Сo-W-ZrO2 з вмістом вольфраму 6 – 27 мас.%, цирконію 0,5 – 4 мас.% при ефективності процесу 30 – 90%. Показано, що цирконій викликає підвищення шорсткості поверхні покривів (Ra), що пов’язано із включенням відповідних оксидів до покриву, а вольфрам сприяє зниженню Ra і згладжуванню рельєфу за рахунок вбудовування в заглиблення поверхневого шару. Розроблено варіативну технологічну схему електроосадження сплавів та композитів на основі кобальту з тугоплавками металами Co-W-ZrO₂, Co-Мо-ZrO₂, Co-Мо-WОх, які дозволяють формувати як тонкоплівкові матеріали цільового призначення, так і синергетичні матеріали з підвищеними фізико-механічними і фізико-хімічними властивостями. За результатами експериментальних досліджень і тестування в умовах експлуатації корозійної стійкості, мікротвердості, електро- і фотокаталітичної активності визначені перспективні напрямки використання отриманих матеріалів.
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.
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.
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.
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.
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.
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.