Electrochemical reduction of tungsten disulfide to tungsten in molten salts
Erimiş tuz içerisinde tungsten disülfürün tungstene elektrokimyasal indirgenmesi
- Tez No: 919090
- Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA, DOÇ. DR. METEHAN ERDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tungstenin üretim süreci için tungsten disülfürün (WS2) sabit voltaj altında elektrokimyasal olarak indirgenmesi çalışılmıştır. Hücre ve anot tasarımları başarıyla geliştirilmiştir. Sıcaklık, KCl, NaCl, CaCl2 ve BaCl2 gibi dört farklı tuzu içeren tuz karışımlarının bileşimi, başlangıç malzemesi türü ve uygulanan voltaj gibi temel proses parametrelerinin indirgenme süresi ve enerji tüketimi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sıcaklık, indirgenme süresini azaltırken enerji tüketimini artıran en baskın faktör olarak belirlenmiştir. Yapılan LSV çalışmaları ile hücre indirgenme potansiyeli 2.05 V, anot ve katot reaksiyon potansiyelleri de ayrıca belirlenmiştir. Deney tasarımına (DOE) göre, CaCl2 ve NaCl oranlarının artışı, indirgenme sürelerini kısaltırken, enerji tüketimini azaltmıştır. İndirgenme sırasında enerji tüketimi 1.1 ile 1.6 kWh/kg arasında değişmiş, indirgenme süreleri ise 2 ila 14 saat arasında farklılık göstermiştir. Optimum proses parametreleri, 750°C çalışma sıcaklığı, 2.8 V uygulama potansiyeli ve 75%CaCl2-NaCl eriyik tuz karışımı olarak belirlenmiştir. İndirgenme sonrası üretilen tungsten tozu, HCl çözeltisi ile temizlik işlemi görmüştür. Bu işlem sonucunda tüm kalsiyum bazlı safsızlıklar giderilmiş ve Fe, Cr, Ni bazlı safsızlıklar büyük ölçüde azaltılmıştır. Başlangıç malzemesi olarak sinterlenmiş ve sinterlenmemiş peletler test edilmiş olup, sinterlenmemiş peletlerin indirgenme süresinin daha kısa olduğu görülmüştür. Sülfür difüzyonuna dayalı analitik bir model geliştirilmiş ve model üzerinden hesaplanan akım-zaman grafiği, deneysel verilerle uyum göstermiştir. CaCl2-NaCl tuz karışımlarının farklı kompozisyonlarında üretilen tozun kristalit boyutu ve partikül boyutu ölçümleri yapılmıştır. Sonuçlar, CaCl2 içeriğinin artmasının, tuz karışımının fiziksel ve elektriksel özelliklerindeki değişimlere bağlı olarak daha büyük kristalit ve partikül boyutlarına yol açtığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Electrochemical reduction of tungsten disulfide (WS2) was investigated under constant voltage. The cell and anode designs were successfully developed. The effects of key process parameters including temperature, the composition of salt mixtures containing four different salts such as KCl, NaCl, CaCl2 and BaCl2, the type of starting material and applied voltage were evaluated on reduction time and energy consumption. Temperature had a dominant factor on reducing reduction time while increasing energy consumption. Linear sweep voltammetry (LSV) was used to determine the necessary reduction potential as 2.05 V and the electrochemical mechanism of cell. Based on the Design of Experiment (DOE), reduction times and energy consumption was found to decrease when the composition of CaCl2 and NaCl were increased. The energy consumption changes between 1.1 and 1.6 kWh/kg, while reduction times varied from 2 to 14 hours for reduction of two grams of WS2. From the ranges studied, optimal process parameters were identified as; working temperature of 750°C, applied potential of 2.8 V and salt composition of 75% CaCl2-NaCl molten salt. Treating produced powder with dilute HCl solution effectively removed all calcium-based impurities and significantly decreased Fe, Cr and Ni-based impurities. Moreover, when unsintered pellets were used, faster reduction rates were achieved compared to their sintered counterparts. An analytical model was developed based on sulfur diffusion to predict current-time graph closely fit the experimental data. In addition, increasing CaCl2 content led to larger crystallite and particle sizes due to changes in the physical and electrical properties of the salt mixture.
Benzer Tezler
- Asetofenon türevlerinde elektroindirgenme ve elektroyükseltgenme gerilimleri ile lumo, homo enerjileri arasındaki bağıntılar
Electrochemical behaviour of acetophenaneand derivatives correlated to fmo energies
ÜLFET ŞANSAL
- Effect of membrane fluidity on binding of 125I-Insulin to sheep liver membrane receptors
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM
- Türk kolemanitlerinin termal elektrolizi ile kalsiyum hekzaborür eldesi
Electrochemical production of calcium boride from Turkish colemanite
A.BAHATTİN SOYDAN
- Polimerik membranlarda kimyasal ve makromoleküler yapının membranın oksijen ve iyonik geçirgenliğine etkileri
The Dependence of the anygen and ionic permeabilities of some polymeric membranes on their chemical and macromolecular structures
H. YILDIRIM ERBİL
- Elektro-osmozun katkılı ve katkısız portland çimento harçlarına etkisi
Effect of electro-osmosis on portland cement mortars with admixture and non-admixture
FİKRET TÜRKER
- İki kutuplu dolgulu bir elektrokimyasal kolon reaktöründe kobalt (II) asetat'ın yükseltgenmesi
Başlık çevirisi yok
ALTAN GÜVENÇ
