پایان نامه رشته شیمی: بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید

 پایان نامه سایت ارشدها - رشته جغرافی-جغرافیا

عنوان کامل پایان نامه :

 بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید

قسمتی از متن پایان نامه :

-۱-۵ ساختار سِل و واکنش‌ها

سیستم سِل Pb/ H2SO4 برای سل با شارژ کامل، می‌توان به‌صورت زیر نمایش داد:

A: کاتد (+) PbO2 | محلول H2SO4 | آند (-) Pb

وقتی سل به مدار خارجی وصل شد (فرایند دشارژ)، الکترود آند (سمت چپ) اکسید می‌شود:

متن کامل در سایت امید فایل 

Pb ↔ Pb2+ + 2e-                                                        (۱-۸)

دو الکترون تولید می‌شود و توسط مدار خارجی به الکترود کاتد (سمت راست) منتقل می‌شود و واکنش احیا انجام می‌گیرد:

PbO2 + 4H3O+ + 2e- ↔ Pb2+ + 6H2O                          (۱-۹)

مجموع واکنش‌های (۱-۸) و (۱-۹)، احتمال به‌صورت زیر است:

Pb + PbO2 + 4H3O+ ↔ ۲Pb2+ + 6H2O                        (۱-۱۰)

با افزودن ۲SO42- به واکنش (۱-۱۰)، واکنش کل به‌صورت زیر درمیاید:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ↔ ۲PbSO4(s) + 2H2O               (۱-۱۱)

نماد (s) برای PbSO4 نشان‌دهنده‌ی نمک نامحلول در الکترولیت است که سطح صفحات را می‌پوشاند. واکنش (۱۱-۱) فرایند دشارژ است که الکترودها را به سولفات سرب تبدیل می‌کند. اندازه‌گیری چگالی ویژه نسبی‌ی الکترولیت در طول دشارژ به پیش‌بینی عمر باقیمانده‌ی باتری کمک خواهد کرد.

ساختار شیمیایی سل در دشارژ کامل به‌صورت زیر نمایش داده می‌شود:

B: کاتد (+) PbSO4 | H2O | آند (-) PbSO4

با در نظر گرفتن سرب باقیمانده (واکنش نداده) و دی‌اکسید سرب، می‌توان سل B را به‌صورت زیر می‌توان بازنویسی کرد:

C: کاتد (+) PbSO4(s), PbO2 | H2O | آند (-) PbSO4(s), Pb

بنابراین الکترود کاتد از سولفات سرب و دی‌اکسید سرب و الکترود آند از سولفات سرب و سرب تشکیل‌شده است. زمانی که در سِل دشارژ شده، فرایند شارژ انجام گرفت واکنش‌هایی به‌صورت زیر در الکترودها انجام خواهد گرفت:

PbSO4(s) + 2e- ↔ Pb + SO42-                                              (۱-۱۲)

واکنش (۱-۱۲) فرایند احیا است که در آند رخ می‌دهد و واکنش زیر اکسیداسیون سولفات سرب در کاتد است:

PbSO4(s) + 2H2O ↔ PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e-                    (۱-۱۳)

واکنش کل احتمالاً به‌صورت مجموع واکنش‌های (۱-۱۲) و (۱-۱۳) خواهد بود:

۲PbSO4(s) + 2H2O ↔ Pb + PbO2 + SO42- + 4H+ + …           (۱-۱۴)

یا:

۲PbSO4(s) + 2H2O ↔ Pb + PbO2 + 2H2SO4 + …                  (۱-۱۵)

این واکنش‌ها نشان می‌دهند که طی فرایند شارژ توسط جریان خارجی، الکترود آند به سرب و الکترود کاتد به دی‌اکسید سرب تبدیل می‌شود و آب به اسید سولفوریک تبدیل می‌شود. پس با این عملیات باتری به حالت اولیه‌ی خود بازمی‌گردد [۳۱].

سوالات یا اهداف این پایان نامه :

در این رساله روشی نوین و سازگار با محیط زیست، جهت سنتز نانوذرات باریم سولفات ارائه شده ست. برای سنتز این نانوذره محلول آماده سازی را معرفی کردیم که ماده­ی اصلی سازنده­ی آن گلیسرین است. گلیسرین با ایجاد لیپوزوم­های کوچک (سایز نانو) و برقراری پیوند هیدرژنی با اتم­های اکسیژن یون SO42- ممانعت فضایی در راه رشد نانوذرات BaSO4 ایجاد میکند. بعد از بهینه­سازی غلظت واکنش­دهنده­ها، حجم محلول آماده­سازی، دمای واکنش و دور هم­زدن، آنالیز­های SEM و XRD روی نانوذرات حاصل انجام گردید. نتایج گواه از سنتز نانوذرات BaSO4 در اندازه­ی نانو با توزیع اندازه­ی ذره­ی یکنواخت است.

نانوذرات BaSO4 حاصل به خخمیر منفی باتری سرب اسیدی اضافه گردید، تا اثر آن بر عملکرد باتری سرب اسیدی سنجیده شود. تست­های پذیرش شارژ اولیه، استارت سرد و شارژ پذیری روی باتری تهیه شده از نانوذرات BaSO4 انجام گردید. نتایج بهبود چشمگیر عملکرد باتری سرب اسید را نشان میدهد.

سدیم فلوراید (NaF) و سدیم هگزامتافسفات (SHMP) در غلظت­های متفاوت به الکترولیت اسید سولفوریک        ۵ mol dm-3 افزوده شد و مشخصه­های الکتروشیمیایی الکترود سرب با استفاده از تکنیک­های ولتامتری چرخه­ای و ولتامتری با روبش خطی بررسی گردید. نتایج حاصل نشان میدهد که افزودنی­های معرفی شده، از سولفاتخ شدن الکترود سرب و بنابراین از رویینه شدن زودهنگام الکترود سرب جلوگیری می­نماید. علاوه­بر­آن افزودنی­های پیشنهادی، اورپتانسیل تولید هیدروژن و اکسیژن را نیز افزایش می­دهد که از زوال آب در طی چرخه­های شارژ و دشارژ جلوگیری کرده و سبب بهبود عملکرد باتری سرب اسید خواهد شد.

برای دیدن جزئیات بیشتر ، خرید و دانلود آنی فایل متن کامل با فرمت ورد می توانید به لینک زیر مراجعه نمایید:

 دانلود متن کامل پایان نامه جغرافیا در لینک زیر

لینک متن کامل پایان نامه رشته جغرافیا با عنوان :   بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید

Related posts: