تحلیل فرایند اکسایش گرمایی ایروژل های کربنی به روش سینتیکی غیرپارامتری

در سال­ های اخیر، ایروژل­ های کربنی توجه ویژه­ ای را به خود اختصاص داده ­اند. این دسته مواد برپایه کربن در دمای نسبتا کم (حدود 400 درجه سلسیوس) در معرض اکسیژن اکسید می­ شوند. توسعه ­های انجام شده در زمینه فناوری ذخیره انرژی، لزوم بررسی رفتار ایروژل­ های کربنی در دماهای زیاد را به عنوان انتخابی برای این سامانه­ ها آشکار می­ کند. هدف این مقاله، تحلیل سینتیکی اکسایش ایروژل کربنی با روش سینتیکی غیرپارامتری (non-paramertic kinetic,NPK) است. بدین منظور، از داده­ های به دست آمده از آزمون­ های گرما­وزن­ سنجی در سه سرعت گرمادهی مختلف برای سه نمونه ایروژل با نانوساختار متفاوت استفاده شد. روش تحلیل سینتیکی NPK از این لحاظ که امکان تعیین و جداسازی تابعیت سرعت واکنش به دما و درجه تبدیل را با استفاده مستقیم از داده­ های تجربی فراهم می کند، بر سایر روش ­های سینتیکی مانند روش­ های هم درجه (isoconversional) ارجح است. در این روش تابعیت سرعت واکنش اکسایش به درجه تبدیل به بهترین شکل توسط مدل Nomen-Semppere بیان می­ شود. همچنین، تابعیت دمایی ثابت سرعت از معاله آرنیوس، همان طور در روش­ های هم درجه مفروض است، پیروی نکرده و مدل Vogel-Fulcher بیشترین تطبیق را با داده­ های تجربی نشان می­ دهد. دمای مرجع به­ دست آمده از تطبیق داده ­ها با این مدل برابر با دمای شروع فرایند اکسایش ایروژل کربنی است. مشاهده شد، فرض تابعیت آرنیوسی ثابت سرعت از دما در روش­ های هم درجه به برآورد انرژی فعال­ سازی در مقادیری بیشتر (حداکثر 160kJ/mol) و بسیار متفاوت از مقدار پیش ­بینی شده آن با معادله Vogel-Fulcher (حداکثر 3.5kJ/mol) منجر می­ شود.

Keywords:

اکسایش گرمایی , ایروژل کربنی , مدل سینتیکی غیرپارامتری , نانوساختار , سینتیک اکسایش