محققان دانشکده مهندسی مواد و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با افزودن نانو کربن فعال به الکترودهای حاوی پوشش اکسیدهای کاتالیستی، کارایی الکتروشیمیایی و طول عمرشان را به میزان قابل توجهی افزایش دادند و جایگزین مناسبی برای آند های اکسیدی مورد استفاده در تولید کلر جهت تصفیه آب ارائه کردند.
به گزارش دیده بان علم ایران، مهراد مهدی پور، دانش آموخته دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح« ایجاد آندهای تزریق جریان تقویت شده با نانولوله کربنی» گفت: آندهای مخلوط اکسیدی (MMO) کاربرد وسیعی در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی و تصفیه آب، فرایند های الکتروشیمیایی شامل آبکاری، استخراج الکتریکی مواد و غیره دارند. از آنجا که این آندها در معرض محیط خورنده و پتانسیل اکسیدی قرار می گیرند مهمترین مشکل آنها طول عمر پایین و تعویض مداوم حین انجام فرایند است.
وی با بیان اینکه به دلیل ماهیت اکسیدی این پوشش ها مصرف جریان الکتریکی بالا می رود، خاطرنشان کرد: در این تحقیق سعی بر بالا بردن کارایی آند های تزریق جریان (شامل طول عمر خدمتی و هدایت الکتریکی) نسبت به نمونه های داخلی و خارجی مشابه با استفاده از افزودن نانو کربن فعال به پوشش های اکسیدی بوده است.
دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: از جمله خواص نانولوله کربنی استحکام و هدایت الکتریکی بالا است که معمولا به عنوان جزء تقویت کننده در بسیاری از کامپوزیت ها شامل شبکه های آلیاژی و پلیمری مورد استفاده قرار می گیرد.
مهدی پور ادامه داد: از طرفی در سل های الکتروشیمیایی، آندهای تزریق جریان MMO دارای نرخ مصرف کم در دانسیته جریان خروجی پایین است اما دانسیته جریان خروجی در بعضی از کاربردهای صنعتی کافی نیست؛ بنابراین با افزودن نانو لوله کربنی به ترکیبات اکسیدی، سه ویژگی مهم فنی در نظر گرفته می شود.
وی با اشاره به مزیت های این طرح گفت: ایجاد ساختاری فشرده با دانسیته ترک کمتر که سبب افزایش طول عمر خدمتی آند ، افزایش دانسیته جریان خروجی از سل الکتروشیمیایی به علت ایجاد هدایت بهتر، کاهش هزینه با مصرف کمتر اکسید فلزات کاتالیستی و همچنین نیاز به تعداد مراحل پوشش دهی تجزیه حرارتی کمتر از جمله ویژگی های این پروژه به شمار می رود.
وی با اشاره به اهمیت بومی سازی این طرح گفت: تمام فرایند های ساخت آند از قبیل تهیه مواد اولیه- فرایند اعمال پوشش دهی در مقیاس آزمایشگاهی و نیمه صنعتی در دانشگاه تهیه شده است و در حال حاضر با احداث کارگاه در مقیاس صنعتی این آندها تهیه و تولید می شوند.
مهدی پور با اشاره به روش کار در این پروژه گفت: فرایند انجام شده اعمال پوشش های مخلوط اکسید فلزات کاتالستی به همراه کربن نانو لوله بر روی زیرلایه فلزی تیتانیوم است. افزودن نانو کربن به پوشش های اکسیدی سبب تقویت مقاومت سایشی، چسبندگی، پایداری و فعالیت الکتروشیمیایی می شود.
وی ادامه داد: فرایند پوشش دهی به صورت رسوب دهی حرارتی است و ترکیبات اکسید کاتالیست فعال به همراه اکسید پایدار کننده و نانو لوله کربنی بصورت همزمان بر روی سطح تیتانیومی اعمال شد. در پایان خواص هدایت الکتریکی و طول عمر خوردگی شتاب یافته و کارایی آندها در فرایند تصفیه آب مورد ارزیابی قرار گرفت.
مهدی پور گفت: از مشکلات اصلی این تحقیق، اعمال پوشش دهی همزمان نانو کربن فعال به همراه اکسید فلزات کاتالیستی بر روی زیرلایه های تیتانیومی می باشد. یکنواختی ترکیب و توزیع نانو کربن در سراسر پوشش و همچنین احتمال انجام واکنش شیمیایی کربن با اکسید فلزات کاتالیستی که تاثیر مستقیم بر روی کارایی آندهای تولیدی می گذارد از دغدغه های اصلی این پروژه بوده است.
وی با اشاره به نتیجه این تحقیق گفت: احداث کارگاه تولید آند تزریق جریان در مقیاس صنعتی به منظور تولید کلر جهت تصفیه آب و مواد ضد عفونی انجام شده و تاییدیه های صنعتی محصول در دست اقدام است.
مهدی پور با اشاره به ویژگی های طرح گفت: تولید آند تزریق جریان با استفاده از فناوری نانو جهت بکار گیری در صنعت نفت و گاز (حفاظت کاتدی) و همچنین تصفیه آب آشامیدنی می باشد که یکنواختی ترکیب شیمیایی و فشردگی ساختار میکروسکوپی از ویژگی های این محصول است.
وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: افزایش طول عمر خدمتی در محیط های خورنده و هدایت الکتریکی بالا نسبت به نمونه های موجود در بازار و همچنین کاهش قیمت تمام شده از مزیت های این محصول به شمار می رود.
مهدی پور با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: فرآیندهای الکتروشیمیایی و بکارگیری آند به عنوانی یکی از اجزاء این فرایند، کاربرد وسیعی در دنیای صنعتی امروز دارند. صنایعی چون کشاورزی، دامداری، غذایی، تصفیه آب، نفت، گاز و پتروشیمی و همچنین صنایع فولاد از جمله صنایعی هستند که از انجام فرایندهای الکتروشیمیایی سود می‌برند.
در صنایع غذایی برای شستشو و ضد عفونی میوه و سبزیجات از آب الکترولیزه شده حاوی سدیم هیپو کلراید استفاده می‌شود . حفاظت کاتدی سازه‌ها و خطوط لوله فلزی چه در محیط های خشکی و چه در محیط‌های دریایی از طریق آندهای MMO با دانسیته جریان ثابت در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی انجام می‌شوند.
وی عنوان کرد: پوشش دهی به روش آبکاری الکتریکی و همچنین استخراج الکتریکی فلزاتی چون مس، روی، نیکل و غیره در محیط های خورنده سولفاتی، فسفاتی و نیتراتی با بکار بردن آندهای تیتانیومی دارای پوشش های اکسید فلزات نجیب دارای بازدهی و بهره‌وری بالاتری است.
گفتنی است، استاد راهنمای این پروژه، سید هادی طبائیان، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.
* نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند