Reduction of silicon dioxide by electrochemical deoxidation
Siliysum dioksitin elektrokimyasal deoksidasyon yöntemiyle indirgenmesi
- Tez No: 268461
- Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Gözenekli SiO2 peletlerinin ve masif SiO2 plakanın erimiş CaCl2 ve/veya CaCl2-NaCl tuz karışımı içerisinde elektrokimyasal olarak indirgenmesi incelenmiştir. Çalışmada, sıcaklığın, başlangıç malzemesi tane boyutunun, elektrolit kompozisyonunun ve katot tasarımının indirgenme hızına olan etkileri üzerinde durulmuştur. Katot iletken malzemelerinin davranışları da ayrıca incelenmiştir. Bunların yanında elektrokimyasal reaksiyonun mekanizmasını incelemek için döngülü voltametri çalışması yapılmıştır. Genelde X-ışınları kırınım analizi ve taramalı elektron mikroskobu incelemeleri karakterizasyon için kullanılmıştır.Elektrokimyasal indirgenmenin hızı, farklı koşullar altında elektroliz hücresinden geçen akımın ve toplam yükün zamana göre değişimlerinden yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, SiO2'in indirgenme hızının sıcaklığın arttırılmasıyla veya tane boyutunun küçültülmesiyle az miktarda da olsa arttığını göstermiştir. SiO2 pelet yerine SiO2 plaka kullanıldığında daha yüksek indirgenme hızı elde edilmiştir. Bunların yanında, SiO2'in kantal tel örgü ile sarılması indirgenme hızını arttırırken, elektrolitin içerisine NaCl eklenmesi indirgenme hızını düşürmüştür.X-ışınları analiz sonucu SiO2'in hem CaCl2 tuzu içerisinde hem de CaCl2-NaCl tuz karışımı içerisinde silisyuma indirgendiğini göstermiştir. Fakat, iletken malzeme olarak kullanılan nikel ve çelik plakalar, katotta üretilen silisyumu kirletmiştir. İndirgenen peletlerin mikro yapı ve kompozisyon analizleri, SiO2'in erimiş tuz içerisinde indirgenmesinin güneşten enerji üretmekte kullanılabilecek kalitede silisyum üretilmesi için bir metot olabilmesine yönelik çıkarımlar yapmak için kullanılmıştır.Bunlara ek olarak, SiO2 peletin grafit anota karşı (1,19 A akımda) toplam indirgenme ve katot elektrot potansiyelleri, döngülü voltametri çalışmasıyla 750°C'de erimiş CaCl2-NaCl tuz çözeltisi içerisinde, 2,3 V ve 0,47 V olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Electrochemical reductions of porous SiO2 pellets and bulk SiO2 plate were investigated in molten CaCl2 and/or CaCl2-NaCl salt mixture. The study focused on effects of temperature, particle size of the starting material, electrolyte composition and cathode design on the reduction rate. The behavior of the cathode contacting materials was also examined. Moreover, cyclic voltammetry study was conducted to investigate the mechanism of the electrochemical reaction. Mainly, XRD analysis and SEM examinations were used for characterizations.The rates of electrochemical reduction were interpreted from the variations of current and accumulative electrical charge that passed through the cell as a function of time under different conditions. The results showed that reduction rate of SiO2 increased slightly with increasing temperature or decreasing the particle size of SiO2 powder. Higher reduction rate was obtained when porous pellet was replaced by bulk SiO2 plate. Use of Kanthal wire mesh around the SiO2 cathode increased but addition of NaCl to the electrolyte decreased the reduction rate.X-ray diffraction results confirmed the reduction of SiO2 to Si in both CaCl2 salt and CaCl2-NaCl salt mixture. However, silicon produced at the cathode was contaminated by the nickel and stainless steel plates which were used as the cathode contacting materials. Microstructures and compositions of the reduced pellets were used to infer that electrochemical reduction of SiO2 in molten salts may become a method to produce solar grade silicon (SOG-Si).In addition, overall reduction potential of SiO2 pellet against the graphite anode and the potential of the cathode reaction at 750°C in molten CaCl2-NaCl salt mixture were determined as 2.3 V (at 1.19 A current) and 0.47 V, respectively by cyclic voltammetry.
Benzer Tezler
- Development of silicon/carbon nanocomposite anodes from simple precursors for lithium-ion batteries
Lityum-iyon piller için öncül malzemelerden silisyum/karbon nanokompozit anotların geliştirilmesi
ALI ANSARI HAMEDANI
Doktora
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CLEVA OWYANG GÜLGÜN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERAP HAYAT SOYTAŞ
- Fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle katı hal lityum iyon pil bileşenlerinin geliştirilmesi
Development of solid state lithium-ion battery components by physical vapor deposition method
ENGİN ALKAN
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER
- Suda çözünür yeni makrohalkalı bileşiklerin sentezi ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of water-soluble new macrocyclic compounds and investigation of their biological properties
AYNUR KÜBRA MUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEHİCE ŞEBNEM SESALAN
- İmplant malzemelerinin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of mechanical properties of implant materials
FATMA ZEHRA KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET İSKENDER ÖZSOY
- Sıvı ham demirdeki silisyum miktarının torpido içerisinde azaltılmasına yönelik çalışmalar
The study about decrease of hot metal silicon content in torpedo car
KEREM DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN