بررسي ازمايشگاهي تاثير جنس الكترود در گوگردزدايي الكتروشيميايي

كارشناسي ارشد

احتراق سوخت‌هاي فسيلي حاوي مقادير بالاي گوگرد منجر به مشكلات محيط زيستي شده و تركيبات گوگردي در سوخت‌ها موجب غير فعال شدن كاتاليست‌ها و خوردگي تجهيزات پالايش مي‌شوند. فرآيند گوگردزدايي الكتروشيميايي (ECDS ) قادر است گوگرد را در دما و فشار پايين‌ حذف كند كه نسبت به فرآيند مرسوم هيدروگوگردزدايي اقتصادي‌تر است. الكتروكاتاليست‌ها از مهمترين اجزاي سل‌هاي گوگردزدايي الكتروشيميايي مي‌باشند. در اين پژوهش عملكرد الكتروكاتاليست‌هاي Pt، Pt/C و MoS2 براي گوگردزدايي الكتروشيميايي تيوفن/بنزوتيوفن در سوخت مدل به روش اعمال موج مربعي بين پتانسيل جذب و احياء تركيب گوگردي در سل جدانشده بررسي شدند. براي تعيين پتانسيل بهينه‌ي جذب بنزوتيوفن بر روي سطح الكترود پلاتين، ابتدا يك پتانسيل ثابت به الكتروليت محتوي بنزوتيوفن اعمال شد و سپس در محلول الكتروليت بدون بنزوتيوفن، از سطح الكترود ولتاموگرام گرفته شد. پس از بررسي ولتاموگرام هاي حاصل مشخص شد كه پتانسيل 3/0 ولت پتانسيل متناظر با بيشترين مقدار بنزوتيوفن جذب شده روي سطح الكترود است. سپس يك سوخت مدل آزمايشگاهي محتوي ppm344 بنزوتيوفن در حلال نرمال دكان تهيه شد. امولسيون سوخت مدل و الكتروليت اسيدي در شرايط بهينه ي 50 درصد حجمي از فاز آلي به همراه 2/0درصد امولسيفاير با HLB برابر 13 تهيه شد. در انتها امولسيون سوخت مدل توسط يك موج مربعي بين پتانسيل جذب 3/0 ولت و پتانسيل احياء 15/0- ولت در بسامد بهينه Hz10 گوگردزدايي شد. نتايج آزمون طيف‌سنجي فلوئورسانس اشعه ايكس حذف 44درصدي تركيب گوگردي مقاوم بنروتيوفن را نشان داد. در گام بعد الكتروكاتاليست ارزان قيمت موليبدن دي‌سولفيد (MoS2) با روش هيدروترمال از دو ماده آمونيوم هپتا موليبدات و تي‌اوره به عنوان منبع موليبدن و گوگرد سنتز شد. متوسط اندازه ذرات كاتاليست موليبدن دي‌سولفيد با استفاده از آزمون پراش اشعه ايكس 7/5 نانومتر بدست آمد.كاتاليست موليبدن دي‌سولفيد بر روي الكترود كربن شيشه‌اي(GCE ) پوشش داده شد و پس از انجام آزمايش‌‌هاي ولتامتري چرخه‌اي پتانسيل بهينه جذب تيوفن روي الكتروكاتاليست 5/0 ولت انتخاب شد. تيوفن ppm420 موجود در سوخت مدل با اعمال موج مربعي بين پتانسيل جذب 5/0 ولت و پتانسيل احياء 25/0- ولت در بسامد بهينه Hz 2/0 با الكتروكاتاليست موليبدن دي‌سولفيد پوشش‌داده شده بر روي ورقه كربني ‌گوگردزدايي شد. نتايج آزمون كروماتوگرافي گازي حذف 85 درصدي تيوفن را نشان داد. در ادامه سطح فعال الكتروشيميايي الكتروكاتاليست سنتز شده با استفاده از تست ولتامتري چرخه‌اي m2/g 67/4 بدست آمد. آزمون ولتامتري روبش خطي نشان داد كه الكتروكاتاليست MoS2 بيش پتانسيل بالاتري براي انجام واكنش جانبي رهايش هيدروژن دارد.. پايه‌هاي كاتاليستي به منظور افزايش سطح فعال با هدف دستيابي به بالاترين سرعت انتقال جرم به كاتاليست و تسهيل انتقال الكترون بكار مي‌روند. به همين دليل از كربن سياه به عنوان پايه كاتاليست پلاتين (40%Pt/C) استفاده شد. گوگردزدايي به روش احياء الكتروشيميايي از سوخت مدل تيوفن/بنزوتيوفن با اعمال موج مربعي بين پتانسيل جذب 1/0 ولت و پتانسيل احياء 15/0- ولت در بسامد بهينه Hz1/0 با الكتروكاتاليست تجاريPt/C انجام شد. آناليز كروماتوگرافي گازي حذف 61 درصدتيوفن و 48درصد بنزوتيوفن را نشان داد. در ادامه سطح فعال الكتروشيميايي كاتاليست پلاتين/كربن، m2/g 67/9 بدست آمد. همچنين آزمون امپدانس الكتروشيميايي اثر مثبت افزايش سطح الكتروكاتاليست پلاتين/ كربن نسبت به پلاتين را در واكنش حذف تركيب گوگردي تاييد كرد. واژه‌هاي كليدي: گوگردزدايي الكتروشيميايي، الكتروكاتاليست، موليبدن دي‌سولفيد، تيوفن، موج مربعي

190351

دانشگاه علم و صنعت ايران

فرآيندهاي جداسازي

دكتر سوسن روشن ضمير