Farklı bileşimdeki metallerin ferrisiyanür iyonunun elektrokimyasal indirgenmesinde katot olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi
Usability of metals with different composition as cathode for electrochemical reduction of ferricyanide ion
Yazar: İLHAN ALTAY
Danışman: PROF. DR. SİNAN YAPICI ; DOÇ. DR. NİZAMETTİN DEMİRKIRAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektrokimya = Electrochemistry ; Kütle aktarımı = Mass transfer

Özet:
Bu çalışmada ilk aşamada farklı bileşimdeki metallerin, elektrokimyasal sınırlayıcı
akım yönteminde en yaygın kullanılan sistem olan inert elektrolit (potasyum karbonat)
destekli potasyum ferri-ferro siyanür sulu çözeltisinde 8 farklı bileşimde metal alaşımlarının
elektrot olarak kullanılabilirliği, döner disk elektrodu tekniğiyle incelendi. Yapılan
deneylerde bütün metallerin sınırlayıcı akım platosunu sağladıkları, ancak hepsinin geniş ve
düzgün bir plato vermediği gözlemlendi. Metalin Ni oranı arttıkça daha düzgün ve geniş
plato gözlemlendi ve oldukça düzgün ve geniş bir akım platosu ancak %99 Ni içeren
elektrotla elde edildi.
Çalışmanın ikinci aşamasında Ni elektrot ve potasyum karbonat destekli potasyum
ferri-ferro siyanür elektrolit sistemiyle elektrokimyasal sınırlayıcı akım yöntemi kullanılarak
diskli-altı kanatlı türbin karıştırıcılı bir kapta, 2 mm çapındaki yerel bir dairesel Ni elektroda
kütle transferi incelendi. Karıştırıcı dönme hızı (200-2000 rpm), Schmidt sayısı (1500-
60000) ve kanat ucunun elektroda mesafesinin
(x/dK = 0.022-0.222) kütle transfer katsayısı üzerine etkileri incelendi. Geniş bir aralıkta
Schmidt sayısı elde etmek amacıyla %0-50 aralığında gliserin içeren elektrolitik çözelti
kullanıldı. Artan karıştırma hızının ve azalan türbin kanadı-elektrot mesafesi ve azalan
Schmidt sayısının kütle transfer hızını artırdığı gözlemlendi. Türbin kanadı ile disk elektrodu
arasındaki uzaklığın azalmasıyla Schmidt sayısına bağlı olarak kütle transferinde %2.6-
%19.0 arasında bir artış elde edildi. İstatistiksel analiz sonucunda bütün deneysel verilerin
Sh=8.517*(Re^0.473)*(Sc^0.402)*((x/d_K)^−0.042) eşitliğiyle iyi bir şekilde uyum sağladığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, the usability of metal alloys in 8 different compositions as electrodes in
the potassium ferri-ferrous cyanide aqueous solution supported with an inert electrolyte
(potassium carbonate), which is the most widely used system in electrochemical limiting
current method, was investigated with the rotating disc electrode technique. In the
experiments, it was observed that all metals provided a limiting current plateau, but not all
gave a wide and uniform plateau, except one with almost pure Ni. As the Ni ratio of the
metal increased, a smoother and wider plateau was obtained, and with a electrode containing
99% Ni, a very smooth and wide current plateau was obtained.
In the second stage of the study, mass transfer to a circular local electrode with a
diameter of 2 mm in a vessel container equipped with a six-blade turbine agitator was
investigated using Ni electrode and potassium carbonate-supported-potassium ferri-ferro
cyanide electrolyte system. The effects of the stirrer rotation speed (200-2000 rpm), Schmidt
number (1500-60000) and the distance of the blade tip (x/dK = 0.022-0.222) to the local
electrode on the mass transfer coefficients were examined. The electrolytic solutions
containing 0-50% glycerin was used to obtain a wide range of Schmidt numbers. It was
observed that increasing rotating speed and decreasing turbine blade tip to electrode distance
and decreasing Schmidt number increased the mass transfer rate. With the decrease in the
distance between the turbine blade and the disc electrode, an increase in mass transfer
between 2.6% and 19.0% was achieved depending upon Schmidt number. As a result of the
statistical analysis, it was found that all the experimental data would be well correlated with
the equation Sh=8.517*(Re^0.473)*(Sc^0.402)*((x/d_K)^−0.042).