ساخت الکترودهای تزریق جریان با کمک فناوری نانو

ايسنا/ محققان دانشکده مهندسي مواد و متالورژي دانشگاه صنعتي اميرکبير با افزودن نانو کربن فعال به الکترودهاي حاوي پوشش اکسيدهاي کاتاليستي کارايي الکتروشيميايي و طول عمرشان را به ميزان قابل توجهي افزايش دادند و جايگزين مناسبي براي آندهاي اکسيدي مورد استفاده در توليد کلر جهت تصفيه آب ارائه کردند.‌ مهراد مهدي‌پور، فارغ‌التحصيل دکتراي دانشگاه صنعتي اميرکبير و مجري طرح «ايجاد آندهاي تزريق جريان تقويت شده با نانولوله کربني» گفت: آندهاي مخلوط اکسيدي (MMO) کاربرد وسيعي در صنعت نفت و گاز و پتروشيمي و تصفيه آب، فرايندهاي الکتروشيميايي شامل آبکاري، استخراج الکتريکي مواد و غيره دارند؛ از آنجايي که اين آندها در معرض محيط خورنده و پتانسيل اکسيدي قرار مي‌گيرند، مهمترين مشکل آنها طول عمر پايين و تعويض مداوم حين انجام فرايند است. وي با بيان اينکه به‌خاطر ماهيت اکسيدي اين پوشش‌ها مصرف جريان الکتريکي بالا مي‌رود، بيان کرد: در اين تحقيق سعي بر بالا بردن کارايي آندهاي تزريق جريان (شامل طول عمر خدمتي و هدايت الکتريکي) نسبت به نمونه‌هاي داخلي و خارجي مشابه با استفاده از افزودن نانو کربن فعال به پوشش‌هاي اکسيدي بوده است. فارغ‌التحصيل دانشگاه صنعتي اميرکبير گفت: از جمله خواص نانولوله کربني استحکام و هدايت الکتريکي بالا است که معمولا به عنوان جزء تقويت‌کننده در بسياري از کامپوزيت‌ها شامل شبکه‌هاي آلياژي و پليمري مورد استفاده قرار مي‌گيرد. وي ادامه داد: از طرفي در سل‌هاي الکتروشيميايي، آندهاي تزريق جريان MMO داراي نرخ مصرف کم در دانسيته جريان خروجي پايين است، اما دانسيته جريان خروجي در بعضي از کاربردهاي صنعتي کافي نيست؛ بنابراين با افزودن نانولوله کربني به ترکيبات اکسيدي، سه ويژگي مهم فني در نظر گرفته مي‌شود. مهدي‌پور با اشاره به مزيت‌هاي اين طرح گفت: ايجاد ساختاري فشرده با دانسيته ترک کمتر که سبب افزايش طول عمر خدمتي آند، افزايش دانسيته جريان خروجي از سل الکتروشيميايي به علت ايجاد هدايت بهتر، کاهش هزينه با مصرف کمتر اکسيد فلزات کاتاليستي و همچنين نياز به تعداد مراحل پوشش‌دهي تجزيه حرارتي کمتر از جمله ويژگي‌هاي اين پروژه به شمار مي‌رود. وي با اشاره به اهميت بومي‌سازي اين طرح، گفت: کليه فرايندهاي ساخت آند از قبيل تهيه مواد اوليه- فرايند اعمال پوشش‌دهي در مقياس آزمايشگاهي و نيمه‌صنعتي در دانشگاه تهيه شده است و در حال حاضر با احداث کارگاه در مقياس صنعتي اين آندها تهيه و توليد مي‌شوند. مهدي‌پور با اشاره به روش کار در اين پروژه، گفت: فرايند انجام شده اعمال پوشش‌هاي مخلوط اکسيد فلزات کاتاليستي به همراه کربن نانو لوله بر روي زيرلايه فلزي تيتانيوم است. افزودن نانو کربن به پوشش‌هاي اکسيدي سبب تقويت مقاومت سايشي، چسبندگي، پايداري و فعاليت الکتروشيميايي مي‌شود. وي ادامه داد: فرايند پوشش‌دهي به‌صورت رسوب دهي حرارتي است و ترکيبات اکسيد کاتاليست فعال به همراه اکسيد پايدار کننده و نانو لوله کربني به‌صورت همزمان بر روي سطح تيتانيومي اعمال شد. در انتها خواص هدايت الکتريکي و طول عمر خوردگي شتاب يافته و کارايي آندها در فرايند تصفيه آب مورد ارزيابي قرار گرفت. مهدي‌پور گفت: از مشکلات اصلي اين تحقيق اعمال پوشش‌دهي همزمان نانو کربن فعال به همراه اکسيد فلزات کاتاليستي بر روي زيرلايه‌هاي تيتانيومي است. يکنواختي ترکيب و توزيع نانو کربن در سراسر پوشش و همچنين احتمال انجام واکنش شيميايي کربن با اکسيد فلزات کاتاليستي که تاثير مستقيم بر روي کارايي آندهاي توليدي مي‌گذارد، از دغدغه‌هاي اصلي اين پروژه بوده است. وي با اشاره به نتيجه اين تحقيق گفت: احداث کارگاه توليد آند تزريق جريان در مقياس صنعتي به منظور توليد کلر جهت تصفيه آب و مواد ضد عفوني انجام گرفته است و تمام تاييديه‌هاي صنعتي محصول در دست اقدام است. مجري طرح با اشاره به ويژگي‌هاي طرح اظهار کرد: توليد آند تزريق جريان با استفاده از فناوري نانو جهت به‌کارگيري در صنعت نفت و گاز (حفاظت کاتدي) و همچنين تصفيه آب آشاميدني است که يکنواختي ترکيب شيميايي و فشردگي ساختار ميکروسکوپي از ويژگي‌هاي اين محصول است. وي با اشاره به مزيت‌هاي رقابتي طرح گفت: افزايش طول عمر خدمتي در محيط‌هاي خورنده و هدايت الکتريکي بالا نسبت به نمونه‌هاي موجود در بازار و همچنين کاهش قيمت تمام‌شده از مزيت‌هاي اين محصول به شمار مي‌رود. مهدي‌پور با اشاره به کاربردهاي پروژه گفت: فرآيندهاي الکتروشيميايي و به‌کارگيري آند به عنواني يکي از اجزاي اين فرايند، کاربرد وسيعي در دنياي صنعتي امروز دارند. صنايعي چون کشاورزي، دامداري، غذايي، تصفيه آب، نفت، گاز و پتروشيمي و همچنين صنايع فولاد از جمله صنايعي هستند که از انجام فرايندهاي الکتروشيميايي سود مي‌برند. وي با بيان مثالي گفت: در صنايع غذايي براي شستشو و ضد عفوني ميوه و سبزيجات از آب الکتروليزه شده حاوي سديم هيپو کلرايد استفاده مي‌شود. حفاظت کاتدي سازه‌ها و خطوط لوله فلزي چه در محيط‌هاي خشکي و چه در محيط‌هاي دريايي از طريق آندهاي MMO با دانسيته جريان ثابت در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي انجام مي‌شوند. وي عنوان کرد: پوشش‌دهي به روش آبکاري الکتريکي و همچنين استخراج الکتريکي فلزاتي چون مس، روي، نيکل و غيره در محيط‌هاي خورنده سولفاتي، فسفاتي و نيتراتي با به‌کار بردن آندهاي تيتانيومي داراي پوشش‌هاي اکسيد فلزات نجيب داراي بازدهي و بهره‌وري بالاتري است. بر اساس اعلام روابط عمومي دانشگاه صنعتي اميرکبير، استاد راهنماي اين پروژه سيد هادي طبائيان، عضو هيئت علمي دانشگاه صنعتي اميرکبير بوده است.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد

instagram.com/akharinkhabar