پديد آورنده :
عليزاده امامي، مهنوش
عنوان :
خالص سازي ايريدم اكسيد و بررسي فعاليت آن در واكنش توليد اكسيژن جهت كاربرد در الكترولايزر با غشاء مبادله كننده ي پروتون
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي فيزيك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هجده، 65 ص: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمد ژياني
استاد مشاور :
محمد محمدي، مرضيه دريانورد
توصيفگر ها :
كاتاليست , الكتروليز آب , واكنش توليد اكسيژن , بازيابي اكسيد فلزات
استاد داور :
محمدمحسن مؤمني ، حسن حدادزاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/08/15
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/08/17
چكيده فارسي :
چكيده:
باتوجه به اين¬كه كاتاليست¬هاي استفاده شده در واحدهاي مختلف پالايشگاه، داراي مقادير زيادي از انواع فلزات ارزشمند مي باشند، توجه به خالص¬سازي و بازيابي كاتاليست¬هاي استخراج شده از آند واحدهاي از¬كار¬افتاده¬ي پالايشگاه، داراي اهميت است. پروژه¬ي حاضر با هدف بررسي روش¬هاي خالص¬سازي و بازيابي كاتاليست ايريديم¬اكسيد، انجام گرفت. جهت مقايسه¬ي تأثير روش¬هاي انجام شده، آزمون¬هاي سه¬الكترودي شامل ولتامتري چرخه¬اي، ولتامتري روبش خطي و طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي انجام شد. همچنين، تصويربرداري ميكروسكوپي و آزمون طيف¬سنجي پراكندگي انرژي پرتوي ايكس و طيف¬سنجي پراش پرتوي ايكس برروي سه نمونه كاتاليست ايريديم اكسيد ناخالص، ايريديم اكسيد بازيابي شده و ايريديم اكسيد تجاري انجام شد. در راستاي هدف خالص-سازي، ابتدا از روش عمليات گرمايي در دماهاي مختلف استفاده شد كه درواقع اين روش جهت اصلاح ساختار ريزدانه¬ي كاتاليست مناسب است. ابتدا بستر الكترود مناسب براي كاتاليست انتخاب شد و سپس دما و زمان عمليات گرمايي بهينه گرديد. در اين مرحله، دماي بهينه براي حرارت دادن كاتاليست ناخالص، 100 درجه¬ي سانتي¬گراد و زمان مناسب آن 3 ساعت به¬دست آمد. فراوري با اتانول، روش ديگر بررسي شده در اين پروژه است. در پايان، مؤثرترين روش براي خالص¬سازي، فراوري كاتاليست با محلول سـولفوريك اسيد 5/0 مولار و خنثي نمودن pH با آب ديونيزه انجام گرفت كه به دليل انحلال پذير بـودن ناخالصي¬ها در سولفوريك-اسيد، اين روش كارآمدترين روش براي انجام خالـص¬سازي بود. چنانچه در تجزيه¬هاي عنصري، ميزان كلسيم موجود در نمونه¬ي بازيابي¬شده، 28/79 درصد نسبت به ميزان كلسيم موجود در نمونه¬ي ناخالص كاهش يافته بود و همچنين ميزان ايريديم از 10/55 درصد اتمي در كاتاليست ناخالص به مقدار 31/74 درصد اتمي در كاتاليست بازيابي شده افزايش يافته است. تـغييرات مشاهده شده در نتـايج تجزيه عنصري، تاييدكننده¬ي نتايج آزمون¬هاي سه¬الكترودي مي باشند. چنان¬چه در آزمون ولتامتري روبش خطي، چگالي جريان حاصل از كاتاليست ناخالص 0/675 mA.cm-² بوده ¬است و چگالي جريان كاتاليست بازيابي شده 9/649 mA.cm-² بدست آمده است كه اين افزايش 14برابري نشان¬دهنده¬ي بهبود نسبي فعاليت كاتاليست بوده است. بنابراين، با اين روش كاتاليست بازيابي¬شده مي¬تواند دوباره در پيل الكترولايزر و همچنين در صنعت مورد استفاده قرار گيرد.
واژگان كليدي: كاتاليست، الكتروليز آب، واكنش توليد اكسيژن، بازيابي اكسيد فلزات.
چكيده انگليسي :
Due to the fact that the catalysts used in different units of the refinery, contain large amounts of precious metals, it is important to pay attention to the purification and recovery of Catalysts extracted from the Anodes of the refined units of the refinery. The present project, aimed to investigate the methods of purification and recovery of Iridium Oxide Catalyst. To compare the effects of performed methods, Three-Electrode tests including Cyclic Voltammetry, Linear scanning Voltammetry and Electrochemical impedance Spectroscopy were performed. Also, microscopic imaging and X-ray energy dispersion Spectroscopy and X-ray diffraction Spectroscopy were performed on three samples of crude Iridium Oxide Catalyst, recovered Iridium Oxide Catalyst and Commercial Iridium Oxide Catalyst. In line with the goal of purification, at first the Heat treatment method was used at different temperatures, which in fact this method is suitable for modifying the fine-grained structure of the Catalyst. At first, the appropriate Electrode substrate for the Catalyst was selected and then the temperature and Heat treatment time were optimized. At this level, the optimum temperature for heating the Crude Catalyst was 100°C and the optimal time was 3 hours.
Processing with Ethanol is another method that investigated in this project. Finally the most effective method of purification was processing with 0.5 M Sulfuric acid solution and neutralization of pH with Deionized Water. Due to the solubility of impurities in Sulfuric acid solution, this method was the most efficient method for purification. Also in analysis, the amount of Calcium (reducing Electro catalytic activity) in the recovered sample was reduced by 28.79% compared to the amount of Calcium in the crude sample and also the amount of Iridium was increased from 10.55% to 31.74% in recovered Catalyst.
The changes observed in the results of elemental analysis confirm the results of the Three-Electrode tests. If in Linear Scanning Voltammetry test, the current density of the crude Catalyst was 0.675 mA.cmˉ², the current density of the recovered Catalyst reached to 9.649 mA.cmˉ² which is a 14 fold increase that indicate a relative improvement in catalyst activity. Therefore, the catalyst recovered by this method can be reused in the Electrolysers as well as industry.
Keywords: Catalyst, Water electrolysis, Oxygen Evolution Reaction, Recovery of Metal oxides.
استاد راهنما :
محمد ژياني
استاد مشاور :
محمد محمدي، مرضيه دريانورد
استاد داور :
محمدمحسن مؤمني ، حسن حدادزاده
