تحلیل فرایند اکسایش گرمایی ایروژل های کربنی به روش سینتیکی غیرپارامتری

در سال های اخیر، ایروژل های کربنی توجه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. این دسته مواد برپایه کربن در دمای نسبتا کم (حدود 400 درجه سلسیوس) در معرض اکسیژن اکسید می شوند. توسعه های انجام شده در زمینه فناوری ذخیره انرژی، لزوم بررسی رفتار ایروژل های کربنی در دماهای زیاد را به عنوان انتخابی برای این سامانه ها آشکار می کند. هدف این مقاله، تحلیل سینتیکی اکسایش ایروژل کربنی با روش سینتیکی غیرپارامتری (non-paramertic kinetic،NPK) است. بدین منظور، از داده های به دست آمده از آزمون های گرما وزن سنجی در سه سرعت گرمادهی مختلف برای سه نمونه ایروژل با نانوساختار متفاوت استفاده شد. روش تحلیل سینتیکی NPK از این لحاظ که امکان تعیین و جداسازی تابعیت سرعت واکنش به دما و درجه تبدیل را با استفاده مستقیم از داده های تجربی فراهم می کند، بر سایر روش های سینتیکی مانند روش های هم درجه (isoconversional) ارجح است. در این روش تابعیت سرعت واکنش اکسایش به درجه تبدیل به بهترین شکل توسط مدل Nomen-Semppere بیان می شود. همچنین، تابعیت دمایی ثابت سرعت از معاله آرنیوس، همان طور در روش های هم درجه مفروض است، پیروی نکرده و مدل Vogel-Fulcher بیشترین تطبیق را با داده های تجربی نشان می دهد. دمای مرجع به دست آمده از تطبیق داده ها با این مدل برابر با دمای شروع فرایند اکسایش ایروژل کربنی است. مشاهده شد، فرض تابعیت آرنیوسی ثابت سرعت از دما در روش های هم درجه به برآورد انرژی فعال سازی در مقادیری بیشتر (حداکثر 160kJ/mol) و بسیار متفاوت از مقدار پیش بینی شده آن با معادله Vogel-Fulcher (حداکثر 3.5kJ/mol) منجر می شود.