Klor-alkali elektrolizde gaz difüzyon elektrotların karakterizasyonu için galvanostatik akım kesme ölçümleri
Galvanostatic current interruption measurements for characterization of gas diffusion electrodes in chlor-alkali electrolysis
Yazar: AHMET EYMEN AKŞENER
Danışman: PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Bölümü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Klor-alkali elektrolizi, kimya endüstrisinde en dikkate değer proseslerden biridir; diğer inorganik kimya prosesleriyle kıyaslandığında, en fazla üretim uygulaması içeren daldır. Klor ve kostik soda için elektrokimyasal üretim prosesleri 19. yy.'dan beri bilinmektedir. Zamanla prosesteki yeni gelişmeler ve ilerlemelerle başarılı bir şekilde enerji tüketimi azaltılabildi; buna rağmen klor-alkali endüstrisi tüm dünyada en fazla elektrik tüketen proseslerden biridir. Oksijen tüketen gaz difüzyonu elektrotunun katod olarak kullanımı uygulamasıyla, enerji tüketimi teorik olarak 30% azaltılabilir.Gaz difüzyon elektrotlarının (GDE) kullanımına bağlı olarak 30% enerji tasarrufu sağlanabilirse; bu aynı zamanda açığa çıkan CO2 gaz emisyonunun da tabiatta azaltılabileceği anlamına gelir.Bu ayrıntılı çalışmada temel, deneysel olarak elde edilen galvanostatik akım kesme ölçümlerine dayanır. Gaz difüzyon elektrotunun çalışma sistemleri incelenmiş ve elektrotların gelişimine katkı sağlamak amaçlanmıştır.Bölüm 2 klor-alkali elektrolizinin teorisini içermekte; dünyadaki klor ve kostik soda üretimi ve günümüzde bu üretim prosesinin uygulaması ve detayları hakkında bilgi vermektedir.Bölüm 3 hücre voltajı ve katkısını içermektedir; bölümün ikinci kısmında ise hem elektrokimyasal hücre hem de yakıt pilinde galvanostatik akım kesme tekniği incelenmiştir.Akım kesme ölçülmesinin karakterizasyonu başlığı altındaki bölüm 4'te, deneylerde kullanılan yöntemin uygulaması ve deney düzeneği hakkında bilgi verilmektedir.Bölüm 5 ise deneyin değerlendirilmesi ve deneysel yolla elde edilen sonuçların yorumlanması üzerinedir; akım kesme yöntemi yardımıyla, GDE çeşitlemeleri hakkında bir açıklama sunmaktadır. Bölüm 6 sonuçlar hakkında genel bir değerlendirme sunmakta ve gelecekte yapılacak çalışmalarda, üzerinde durulması gereken hususlara açıklık getirmektedir.Burada sunulan çalışma, endüstriden ortakların da katılmasıyla geniş bir işbirliği içinde gerçekleştirilmiştir. Bazı değerli hususlara, elde edilen sonuçlara, GDE'lerin yapısal planları ve değişimlerine, bu yüksek lisans tezinde projenin gizliliği nedeniyle girilmemiştir

Abstract:
SummaryThe chlor-alkali electrolysis is one of the most significant processes in the chemical industry. In comparison to other inorganic-chemical processes it possesses one of the highest production applications. The electrochemical process for production of chlorine and caustic soda has been known since the end of the 19th century. On the grounds of new developments and improvements in the process, it was possible to reduce successively the energy consumption. However, the chlorine-alkali industry is still one of the biggest electricity consumers in the whole world. With the application of oxygen-consuming gas-diffusion electrodes as a cathode, the energy consumption can be theoretically diminished once more with 30%. If this 30% of energy savings due to the use of gas-diffusion electrodes (GDE) can be accomplished, it is evident that at the same time the amount of CO2 gas emitted in the environment shall be reduced. The basis of the present elaboration is formed by the galvanostatic current interruption measurements, obtained in an experimental way, investigation of the applied gas-diffusion electrode?s working systems and contribution to the forthcoming elaborations of the electrode?s development.Chapter 2 concerns the theoretical background of the chlorine-alkali electrolysis. It investigates the production of chlorine and caustic soda in the world and presents information about the production process itself.Chapter 3 concerns the cell voltage and its contribution. In the second part of this chapter there is discussed the galvanostatic current interruption technique in both electrochemical cell and fuel cell.Under the title of characterisation of interruption measurement Chapter 4 deals with the application of the used method of experiments. Furthermore, it offers knowledge about the experimental setup. Chapter 5 is related to information on evaluation of the experiment and interpretation of the results, obtained in this experimental way. It is submitted an explanation of the variations of the GDE by the help of the current interruption method. Chapter 6 offers a general assessment of the results and clarifies the points that should be necessarily investigated in future elaborations.Since the work presented here was performed in a wider collaboration with partners from industry, the relevant figures, obtained results and structural layout of the GDEs and its changes are not discussed in the present master thesis due to the privacy of the project