Деполяризація анодного процеса SO₂ в електрохімічному синтезі водню

Abstract

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.Thesis for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkоv 2015. The thesis deals with the anodic depolarization of SO₂ in hydrogen by electrolysis of solutions of sulphate acid. Based on thermodynamic analysis set conditions for the implementation of anodic depolarization process with SO₂. Proved part oxygenated radical nature of the particles in the oxidation of SO₂ on the surface of the platinum anode. The effect of the anode material, electrolyte concentration and temperature on the kinetic parameters of oxidation of SO₂. The composition of the active coating of the gas diffusion anode, exhibits high kinetic parameters in a wide range of current densities, and a method of its application were proposed. The durability of anode materials have been tested. The results of kinetic studies confirmed the laboratory cell. The possibility of using sulphur-acid method of producing hydrogen for utilization of SO₂. It was determined that the specific energy consumption was 2.6 ... 3.1 kW ∙ h ∙ nm³ H₂ at a current density of 500 ... 1000 A∙m¯². Conducted pilot tests, which proved the feasibility of the depolarization of the anodic process of SO₂ in sulphur-acid method of producing hydrogen.