ساخت و ارزیابی الکترود نفوذ اکسیژن جهت استفاده در سل کلر-آلکالی پیشرفته

در حال حاضرفرایند الکتروشیمیایی کلرآلکالی متداول ترین فرایند تولید کننده کلر و سود در دنیا می باشد که توسط سه روش جیوه ای، دیافراگمی و غشایی انجام می پذیرد. تکنولوژی کلرآلکالی غشایی، پیشرفته ترین، زیست سازگارترین و از لحاظ انرژی کم مصرف ترین تکنولوژی کلر آلکالی می باشد. از این رو واحدهایی که از دیگر روش ها برای تولید سود و کلر استفاده می کنند، با گذشت زمان با تغییر فرایند خود به فرایند کلرآلکالی غشایی روی خواهند آورد. با این وجود فرایند کلرآلکالی غشایی از لحاظ مصرف انرژی هنوز به عنوان یکی از پرهزینه ترین صنایع شیمیایی محسوب می شود. تلاش در جهت کاهش مصرف انرژی در این روش منجر به ایجاد اصلاحات اساسی در ساختار این فرایند شده است، بطوریکه با جایگزین کردن کاتدهای آزاد کننده هیدروژن با کاتدهای متخلخل و نفوذ پذیر احیای اکسیژن و تغییر در واکنش کاتدی انجام شده در این واحد، ولتاژ سل و انرژی مصرفی تا 30% در دانسیته جریان a/cm24/0 کاهش یافته است. فرایند کلر آلکالی غشایی با کاتد های احیای اکسیژن که به فرایند کلرآلکالی پیشرفته موسوم است اگرچه مصرف انرژی را به ازای واحد وزن محصولات کاهش داده است، اما دارای مشکلاتی نیز می باشند که مهمترین آنها تولید محصول واسطی به نام هیدروژن پروکسید از واکنش کاهش اکسیژن در کاتد این فرایند می باشد. هیدروژن پروکسید یک محصول جانبی پردردسر می باشد چرا که هم باعث تشدید خوردگی کاتد و هم در غلظت های بالای سود تولید رسوب پروکسید سدیم می نماید. هدف اصلی این پروژه سنتز و ارزیابی کارایی کاتالیست آلیاژی با توانایی های جلوگیری از واکنش ناخواسته تولید هیدروژن پروکسید به منظور استفاده در کاتد فرایند کلرآلکالی پیشرفته می باشد. به این منظور در این پروژه ابتدا نانو کاتالیست های آلیاژی پروسکایت la1-xcaxmno3 با استفاده از اصلاح یکی از جدیدترین روشهای سنتز نانو ذرات با هدف افزایش سطح ویژه آنها سنتز شدند. سپس با استفاده از انواع تست های مشخصه یابی ساختار آنها مورد تایید قرار گرفت و پس از آن کارایی آنها هم بطور مجزا و هم پس از ساخت کاتد نفوذ اکسیژن و قرارگیری در ساختار این کاتد ها برای جلوگیری از تولید محصول ناخواسته هیدروژن پروکسید مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی های صورت گرفته نشان داد که کاتالیست la0.4ca0.6mno3 با داشتن سطح ویژه حدود m2/gr 40 ضمن جلوگیری از تولید محصول ناخواسته اشاره شده می تواند با ولتاژ ایده آل 25/2 ولت بخوبی باعث کاهش مصرف انرژی در سل کلروآلکالی پیشرفته شود. همچنین روش سیترات اصلاح شده بکار رفته برای سنتز کاتالیست منجر به کاهش قابل توجه در زمان و دمای سنتز کاتالیست گردید. نتایج حاکی از این می باشد که این ترکیب کاتالیستی بدست آمده کارایی بهتری نسبت به دیگر کاتالیست ها همچون پلاتین و نقره که هم اکنون بعنوان کاتالیست در کاتد این فرایند بکار می روند، دارند و با توجه به اینکه این ترکیبات از لحاظ قیمت بسیار ارزان تر از پلاتین و نقره می باشند بر لزوم بکارگیری آنها در کاتد این فرایند می افزاید.