Selectivity and gas composition in electrochemical systems by mass spectrometry
| العنوان: | Selectivity and gas composition in electrochemical systems by mass spectrometry |
|---|---|
| المؤلفون: | Lindberg, Aleksandra, 1990 |
| المساهمون: | Lindbergh, Göran, Professor, 1959, Cornell, Ann M., Ann Cornell, 1962, Holmin, Susanne, de Groot, Thijs, Associate Professor |
| المصدر: | TRITA-CBH-FOU. |
| مصطلحات موضوعية: | electrolysis, chlorate, selectivity, chromate, DSA, HER, OER, hypochlorite, ClER, catalysis, gases, NiMH battery, електролиза, хлорат, селективност, хромат, ДСА, реакција издвајања водоника, еволуција кисеоника, хипохлорат, еволуција хлора, катализа, гасови, NiMH батерије, elektrolys, klorat, selektivitet, kromat, vätgasutvecklingsreaktion, syrgasutvecklingsreaktion, hypoklorit, klorgasutvecklingsreaktion, katalys, gaser, NiMH batteri, Chemical Engineering, Kemiteknik |
| الوصف: | This doctoral thesis presents experimental studies of gaseous products of two electrochemical systems: the chlorate process and the nickel-metal hydride (NiMH) battery, employing mass spectrometry.The cathodic efficiency for the hydrogen evolution reaction (HER) of the chlorate process was investigated by employing ex-situ synthesized MnOx electrodes. Without the addition of toxic chromium (VI), used today in industry, high cathodic efficiency was achieved. The effect of different annealing temperatures in the electrode preparation on HER efficiency was examined. The addition of 1000 times lower concentrations of chromium (VI) than used in the industry today, together with in-situ added molybdate,showed promising results in keeping high cathodic efficiency and selectivity towards HER. The evolution of oxygen decreases anodic efficiency and also presents a safety risk due to simultaneously proceeding of HER in the undivided cell. The amount of produced oxygen by two types of electrodes TiRu and TiRuSnSb, was followed. Oxygen is produced by homogenous hypochlorite decomposition, heterogeneously by different electrode surface present in the electrolyte solution and anodically during the electrolysis i.e. electrochemically.Investigating gas composition in batteries presents a challenge due to the complexity of reactions leading to the gas evolution.Additionally, the gas consumption has a significant impact on the amount and constituents of the collected gases. The methodology for investigating gas composition of the NiMH battery without influencing the battery performance was established. Two technologies, sampler and microcapillary, gave reasonable and complementing results. Denna doktorsavhandling presenterar experimentella studier av gasformiga produkter från två olika elektrokemiska system: kloratprocessen och Nickel Metallhydrid batteriet (NiMH), med användning av masspektrometri.Den katodiska effektiviteten för vätgasutvecklingsreaktionen (HER) i kloratprocessen undersöktes genom att använda ex-situ syntetiserade MnOx-elektroder. Utan tillsats av giftig krom (VI), som används idag inom industrin, uppnåddes hög katodisk effektivitet. Effekten av olika ugnstemperaturer vid syntesen av elektrodbeläggningen på HER-effektiviteten undersöktes. Tillsatsen av krom (VI) i koncentrationer som är 1000 gånger lägre än de som används inom industrin idag, tillsammans med in-situ tillsattsmolybdat, visade lovande resultat för att bibehålla hög katodisk effektivitet och selektivitet gentemot HER. Bildningen av syrgas minskar den anodiska effektiviteten samt utgör en säkerhetsrisk på grund av samtidig förekomst av HER i den odelade cellen. Mängden producerat syre från två typer av elektroder, TiRu och TiRuSnSb,följdes. Syrgas produceras genom homogen hypokloritnedbrytning,heterogent på olika katalytiska ytor i kontakt med elektrolytlösningen och anodiskt under elektrolys, det vill säga elektrokemiskt.Att undersöka gas-sammansättningen i batterier är en utmaning på grund av komplexiteten hos de reaktioner som leder till gas-utvecklingen.Dessutom har gasförbrukningen en betydande inverkan på mängden och sammansättningen av de insamlade gaserna. En metod för att undersöka gas-sammansättningen hos NiMH-batteriet, utan att påverka batteriprestanda, utvecklades. Två teknologier, provtagare och mikrokapillär, gav rimliga och kompletterande resultat. У оквиру ове докторске тезе представљене су експерименталне студије гасовитих продуката два електрохемијска система: електролизе хлората и никл метал хидридне (NiMH) батерије,користећи масену спектрометрију.Висока ефикасност катодне реакције, издвајања водоника, у електролизи хлората се данас постиже додавањем токсичног хрома (VI) процесу. Овде је испитана катодна ефикасност за реакцију издвајања водоника у електролизи хлората користећи екс-ситу синтетисане MnOx електроде и без додатка токсичног хрома (VI), који се данас користи у индустрији,постигнута је висока ефикасност. Испитан је ефекат различитих температура жарења у току припреме електрода на ефикасност реакције издвајања водоника. Такође је испитана могућност додатка 1000 пута мање концентрације хрома у поређењу с данашњим стандардом у индустрији, заједно с ин-ситу додатком молибдата и забележени су обећавајући резултати у одржавању високе ефикасности и селективности на реакцију издвајања водоника. Eволуција кисеоника снижава анодну ефикасност процеса и представља безбедоносни ризик услед истовремене еволуције водоника у електролитичкој ћелији. У овој тези је такође истражена и количина произведеног кисеоника користећи два типа електрода TiRu и TiRuSnSb. Први састав одговара стандардном саставу димензионо стабилних анода (ДСА), а други састав је њихова допингована варјанта. Закључено је да се кисениок производи хомогенo -разлагањем хипохлорита, хетерогено - помоћу различитих електродних површина присутних у електролиту и анодно - током електролизе, односно електрохемијски.Услед сложености реакција које доводе до еволуције гасова,истражити састав гаса у батеријама представља изазов. Такође, потрошња гаса утиче на количину и састав узоркованих гасова. Развијена је методологија за испитивање састава гаса NiMH батерије,без утицаја на перформансе батерије. Две различите технологије,узоркивач и микрокапилара су дале разумне и комплементарнерезултате. |
| وصف الملف: | |
| URL الوصول: | https://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-345628 https://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:1852214/FULLTEXT01.pdf |
| قاعدة البيانات: | SwePub |
| الوصف غير متاح. |