Дисертації з теми "Деполяризація"

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.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертація присвячена розробці технологічного процесу виробництва водню з використанням нових електродних матеріалів на основі ванадієвих сплавів і алюмінієвих сплавів. Матеріал електрода на основі ванадію виключає утворення феритів при лужному електролізі. Алюмінієві сплави виключають виділення кисню на анодах через корозійний процес з деполяризацією водню. Тому на обох електродах можна виділяти водень на електролізерах без мембрани при електролізі лужної води. Досліджені основні показники анодних процесів на сплаві алюмінію АМЦ в лужних розчинах з домішками хлоридів. В інтервалах густин струму 1-5 А/дм² та температурах 18-20 ⁰С розчинення сплаву забезпечується негативними потенціалами. При збільшенні швидкості розчинення в умовах анодної поляризації потенціал аноду зміщується в позитивну область на 150-200 мВ. Керування гальваностатичним режимом електролізу в досліджуваних розчинах дозволяє збільшити швидкість виділення водню при розчиненні сплаву за рахунок прискорення дифузійних процесів в анодному просторі та забезпечення відведення продуктів електролізу в прианодному шарі. Визначено кінетичні залежності і механізми виділення водню на алюмінієвих сплавах, що призводить до зменшення перенапруги реакції виділення водню на катодах і утворення водню на анодах шляхом розчинення алюмінію. Наведено дослідно-промислові випробування безкисневого електросинтезу на вдосконалених електролізерах при напругах електролізу 0,3-1 В. Це дозволяє знизити матеріальні та енергетичні витрати на електроліз.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2018. The thesis deals with the development of the technological process of hydrogen production using new electrode materials based on vanadium alloys and aluminum alloys. The vanadium based electrode material exclude the formation of ferrites in alkaline electrolysis. Aluminum alloys exclude the oxygen evolution on the anodes due to the corrosion process with hydrogen depolarization. Therefore it is possible to produce hydrogen on both electrodes in electrolyzers without membrane in alkaline water electrolysis. The kinetic dependences and mechanisms of hydrogen evolution on aluminum alloys have been determined, which leads to the reduce of overvoltage of hydrogen evolution reaction on cathodes and produce hydrogen on anodes by aluminum dissolving. Experimental-industrial tests of oxygen-free hydrogen production in developed electrolyzers at cell voltages of 0.3-1 V are presented. This allows to reduce the material and energy costs of electrolysis.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертація присвячена розробці технологічного процесу виробництва водню з використанням нових електродних матеріалів на основі ванадієвих сплавів і алюмінієвих сплавів. Матеріал електрода на основі ванадію виключає утворення феритів при лужному електролізі. Алюмінієві сплави виключають виділення кисню на анодах через корозійний процес з деполяризацією водню. Тому на обох електродах можна виділяти водень на електролізерах без мембрани при електролізі лужної води. Досліджені основні показники анодних процесів на сплаві алюмінію АМЦ в лужних розчинах з домішками хлоридів. В інтервалах густин струму 1-5 А/дм² та температурах 18-20 ⁰С розчинення сплаву забезпечується негативними потенціалами. При збільшенні швидкості розчинення в умовах анодної поляризації потенціал аноду зміщується в позитивну область на 150-200 мВ. Керування гальваностатичним режимом електролізу в досліджуваних розчинах дозволяє збільшити швидкість виділення водню при розчиненні сплаву за рахунок прискорення дифузійних процесів в анодному просторі та забезпечення відведення продуктів електролізу в прианодному шарі. Визначено кінетичні залежності і механізми виділення водню на алюмінієвих сплавах, що призводить до зменшення перенапруги реакції виділення водню на катодах і утворення водню на анодах шляхом розчинення алюмінію. Наведено дослідно-промислові випробування безкисневого електросинтезу на вдосконалених електролізерах при напругах електролізу 0,3-1 В. Це дозволяє знизити матеріальні та енергетичні витрати на електроліз.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2018. The thesis deals with the development of the technological process of hydrogen production using new electrode materials based on vanadium alloys and aluminum alloys. The vanadium based electrode material exclude the formation of ferrites in alkaline electrolysis. Aluminum alloys exclude the oxygen evolution on the anodes due to the corrosion process with hydrogen depolarization. Therefore it is possible to produce hydrogen on both electrodes in electrolyzers without membrane in alkaline water electrolysis. The kinetic dependences and mechanisms of hydrogen evolution on aluminum alloys have been determined, which leads to the reduce of overvoltage of hydrogen evolution reaction on cathodes and produce hydrogen on anodes by aluminum dissolving. Experimental-industrial tests of oxygen-free hydrogen production in developed electrolyzers at cell voltages of 0.3-1 V are presented. This allows to reduce the material and energy costs of electrolysis.

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.
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.