Vervaardiging van fluoorgas vir laboratoriumgebruik : proses-ontwerp, -bedryf en numeriese modellering

Abstract

n Laboratoriumsisteem vir die vervaardiging van uoorgas is suksesvol ontwerp, vervaardig, in bedryf gestel, en getoets. Die sisteem bestaan uit n HF-lotreaktor, oordragsvat en Pauling-tipe uoorsel. Die HF-lotreaktor word gebruik vir die omskakeling van CaF2 na anhidriese HF. n Numeriese model vir die elektoliese sel is suksesvol geskep na die voorbeeld van modelle in die oop literatuur. COMSOL Multiphysics R is hiervoor gebruik. Die model se doel is om herkombinasie van produkgasse te voorspel gedurende die ontwerp-fase. Die HF-lotreaktor toon 'n omskakelingsrendement van 70 % vir die beperkende reagens. Anhidriese HF(g) is suksesvol vervaardig, gestoor en na n Pauling-tipe uoorsel oorgedra. Die uoorsel is suksesvol bedryf en toon n oorpotensiaal van 2:7V. Herkombinasie van die produkgasse het plaasgevind en die elektrodes moet verder van mekaar monteer word. Die verstopping van die gasvloeilyn uit die uoorsel dui daarop dan die vrybreukhoogte vir die produkgasse vergroot moet word. Hierdie kan bereik word deur die sel of ligter te laai, of die reaksiebuise van die sel te verleng. Die model kan toegepas word as 'n eenrigting-gekoppelde of ten volle gekoppelde sisteem. In die eerste geval word die betrokke vergelykings vir hitte-oordrag, elektrochemiese verhitting en elektriese stroomverspreiding ter selfde tyd opgelos as 'n tydonafhanklike gestadigde toestand. Die resultaat van hierdie oplossing word dan as invoer gebruik vir die oplossing van die momentum-oordrag vergelykings wat harde, sferiese en konstantevolume- borrels se vloei in die elektroliet-fase insluit. Die vloed van produkgasse op die elektrodes word met behulp van 'n elektron-balans bepaal. Wanneer die sisteem ten volle gekoppeld toegepas word, word al die vergelykings ter selfde tyd opgelos. Die model is suksesvol toegepas 2D ten volle gekoppeld, en 3D eenrigting-gekoppeld. Die numeriese model is die eerste wat toelaat vir die teenwoordigheid van beide gas-fasige produkte in die sel se elektroliet-fase. Kwalitatief is die model akkuraat en voorspel die waargenome herkombinasie van produkgasse in die eksperimentele opstel.