بررسي اثر دي‌كرومات سديم در سل توليد پركلرات سديم بر رفتار خوردگي آندهاي پلاتين به روش امپدانس الكتروشيميايي

EIS analysis on the Effect of Sodium Dichromate on Corrosion Behavior of Platinum Anodes in Sodium Perchlorate production Cell

پركلرات سديم به روش الكتروشيميايي از كلرات سديم تهيه مي‌شود. در اين فرآيند از فلز نيوبيوم با پوشش پلاتين به دليل طول عمر و پتانسيل بالاي تصاعد اكسيژن به عنوان آند استفاده مي‌شود. در اين سل تركيباتي همچون كلرات سديم، كلريد سديم و دي‌كرومات سديم حضور دارند. در اين تحقيق، اثر تغيير غلظت دي‌كرومات سديم بر روي رفتار خوردگي آند پلاتين مورد ارزيابي قرار گرفته است. بدين منظور براي تهيه آند، ابتدا پوشش پلاتين از طريق فرآيند ترسيب الكتروشيميايي روي زيرلايه نيوبيوم رسوب داده شد. سپس غلظت تركيب دي‌كرومات سديم در سل توليد پركلرات سديم براي انجام آزمون تعيين عمر تشديد شده با دانسيته جريان 1/2 آمپر بر سانتيمتر مربع با مقادير صفر، 1 و 3 گرم در ليتر تغيير داده شده و اين آزمون در فواصل زماني 3، 10، 40 و 70 ساعت انجام شد. پس از هر مرحله از آزمون پايداري به منظور بررسي رفتار الكتروشيميايي پوشش پلاتين، بر روي آن آزمون ولتامتري چرخه‌اي و آزمون امپدانس الكتروشيميايي صورت گرفت. سطح نمونه‌ها در نهايت با ميكروسكوپ الكترون روبشي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج به دست آمده نشان داد كه مكانيزم اصلي در غير فعال شدن آند پلاتين، تشكيل و رشد لايه پسيو و عايق Nb2O5 در فصل مشترك زيرلايه و پوشش است. همچنين علي‌رغم اينكه دي‌كرومات سديم يك ممانعت‌كننده كاتدي است، بر روي آند نيز به شدت تأثيرگذار است. سرانجام مشخص شد كه با حضور 3 گرم در ليتر دي‌كرومات سديم در سل آزمون پايداري، پوشش پلاتين رفتار خوردگي بهتري از خود نشان داده است.

Sodium perchlorate is produced electrochemically using Pt/Nb anode due to their high service life and high oxygen evolution overpotential. Sodium chlorate, sodium chloride and sodium dichromate are the main components of the electrochemical cell for perchlorate production. In this research the effect of sodium dichromate concentration has been investigated on corrosion behavior of Pt/Nb anode. Platinum was electroplated on niobium substrate. The obtained samples were then exposed to accelerated life test in perchlorate production cell with 0, 1 and 3 gr/lit sodium dichromate for 3, 10, 40 and 70 hour at constant current density of 5.9 A/cm2. Cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy tests was done on the samples at each time extension. The samples finally were characterized using SEM. The result showed that passivation of niobium substrate which tends Nb2O5 to form on it, is the main mechanism by which the sample is deactivated. In addition presence of sodium dichromate has a significant effect on corrosion of the anode, although it is known as a cathodic inhibitor. Finally it was observed that 3 gr/lit is the optimum concentration for sodium dichromate in which the anode has the highest corrosion resistance in sodium perchlorate production cell