Каталітичне займання, погасання та горіння ацетону в повітрі на платинових нитках різного діаметру

Олександр Черненко; Валерій Калінчак; Олександр Копійка; Анна Федоренко; Михайло Розізнаний

doi:10.15330/pcss.26.1.111-117

Автор(и)

Олександр Черненко Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса, Україна
Валерій Калінчак Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса, Україна
Олександр Копійка Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса, Україна
Анна Федоренко Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса, Україна
Михайло Розізнаний Одеський національний університет імені І.І. Мечникова, Одеса, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.1.111-117

Ключові слова:

каталітичне окислення, платинова нитка, діаметр, пари ацетону

Анотація

В роботі на основі аналізу аналітичної залежності стаціонарної температури нитки каталізатора від сили нагріваючого струму запропоновано співвідношення I/d. Воно дозволяє оцінити діапазон сили струму для певного діаметру нитки каталізатора, в якому можливе спостереження займання і погасання гетерогенно-каталітичної реакції. Експериментальні дослідження для каталітичного окислення ацетону в повітрі на платиновій нитці каталізатора діаметром 20, 70 та 95 мкм показали, що при врахуванні конвекції необхідно скорегувати це відношення як I/d·Nu^1/2. В результаті в представленні температури нитки каталізатора від даного комплексу спостерігається узгодження низько- і високотемпературних режимів окислення, а також критичних умов каталітичного займанні і погасання. Дана оцінка можлива у випадку застосування електричної схеми нагрівання нитки в режимі стабілізації сили струму.

Посилання

Himanshu Sharma, Anuj Bisht, Narayanan Sethulakshmi, Sudhanshu Sharma Catalysis by substituted platinum (ionic Pt) catalysts, International Journal of Hydrogen Energy, 51 (Part B), 748 (2024); https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.08.343.

Yunli Ge, Kaixuan Fu, Qian Zhao, Na Ji, Chunfeng Song, Degang Ma, Qingling Liu Performance study of modified Pt catalysts for the complete oxidation of acetone, Chemical Engineering Science, 206, 99 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.05.051.

N.S. Marinkovic, M. Li, & R.R. Adzic, Pt-based catalysts for electrochemical oxidation of ethanol. Topics in Current Chemistry, 377(3), 11 (2019); https://doi.org/10.1007/s41061-019-0236-5.

R. Rizo, S. Pérez-Rodríguez, & G. García, Well-defined platinum surfaces for the ethanol oxidation reaction, ChemElectroChem, 6(18), 4725 (2019); https://doi.org/10.1002/celc.201900600.

Guangxing Yang, Qiao Zhang, HaoYu Feng Peng Platinum-based ternary catalysts for the electrooxidation of ethanol, Particuology, 58, 169 (2021); https://doi.org/10.1016/j.partic.2021.01.007.

A. Somov, A. Karelin, A. Baranov, S. Mironov, Estimation of a Gas Mixture Explosion Risk by Measuring the Oxidation Heat within a Catalytic Sensor. IEEE Trans. Ind. Electron, 64, 9691 (2017); https://doi.org/10.1109/TIE.2017.2716882.

Nikolay Samotaev, Pavel Dzhumaev, Konstantin Oblov, Alexander Pisliakov, A.; Obraztsov, I.; Ducso, C.; Biro, F. Silicon MEMS Thermocatalytic Gas Sensor in Miniature Surface Mounted Device Form, Chemosensors, 9, 340(2019). https://doi.org/10.3390/chemosensors9120340.

E. Gracia, M.T. Garcнa, A. DeLucas, J.F. Rodrнguez, I. Gracia, Copper wire as a clean and efficient catalyst for click chemistry in supercritical CO2, Catalysis Today, 346(15), 65 (2020); https://doi.org/10.1016/j.cattod.2018.12.021.

Ivan I. Ivanov, Alexander M. Baranov, Vladislav A. Talipovandets Investigation of catalytic hydrogen sensors with platinum group catalysts, Sensors & Actuators: B. Chemical, 346, 130515 (2021); https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130515.

P. Cho, C.K. Law, Catalytic ignition of fuel/oxygen/nitrogen mixtures over platinum. Combustion and Flame, 66(2), 159 (1986); https://doi.org/10.1016/0010-2180(86)90088-x.

D.A. Frank-Kamenet︠s︡kiĭ, N. Thon, Diffusion and heat exchange in chemical kinetics. (Princeton University Press, Princeton, New Jersey, 1955).

V.V. Kalinchak, O.S. Chernenko, Thermophysics of flameless combustion of gases. (Astroprint. Odesa, 2020). http://dspace.onu.edu.ua:8080/handle/123456789/28625

V.V. Kalinchak, O.S. Chernenko, M.V. Sikorsky, E. V. Britavsky, S.A. Stukalov, Experimental studies of flameless combustion of gas mixtures with admixtures of ammonia, hydrogen and acetone on a platinum wire. Physics of Aerodisperse Systems. 55, 71 (2018); https://doi.org/10.18524/0367-1631.2018.55.141337.

G. Veser, L.D. Schmidt Ignition and extinction in the catalytic oxidation of hydrocarbon sover platinum, American Institute of Chemical Engineers Journal, 42, 1077 (1996); https://doi.org/10.1002/aic.690420418.

M.P. Harold, D. Luss, An experimental study of steady-state multiplicity features of two parallel catalytic reactions. Chemical Engineering Science, 40(1), 39 (1985); https://doi.org/10.1016/0009-2509(85)85045-4.

Junjie Chen, Wenya SongCatalytic Ignition and Extinction of Very Fuel-Lean Hydrogen-Air Mixtures on Platinum Surfaces. Colloid and Surface Science, 2(1), 37 (2017); https://doi.org/10.11648/j.css.20170201.15.

Maria Mitu, Domnina Razus, Dumitru Oancea, Coupled catalytic/gas phase ignition of propane-oxygen-inert mixtures on an isothermally heated platinum filament supported on quartz bar, Revista de Chimie (Bucharest), 69(4), 870 (2018); https://doi.org/10.37358/RC.18.4.6218.

T.A. Griffin, L.D. Pfefferle, Gas phase and catalytic ignition of methane and ethane in air over platinum. AIChE Journal, 36(6), 861 (1990); https://doi.org/10.1002/aic.690360607.

V.V. Каlіnchak, O.S. Chernenko, A.V. Fedorenko, Electric Resistance Hysteresis of Platinum Filament in Cold Air/Hydrogen Mixtures, Physics and chemistry of solid state, 21(3), 420 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.3.420-425.

A.S. Chernenko, V. Kalinchak, A. Kopiyka, M. Roziznanyi, A.V. Fedorenko, Catalytic oxidation of acetone and ethanol on a platinum wire, Physics and chemistry of solid state, 24(1), 166 (2023); https://doi.org/10.15330/pcss.24.1.166.-172.

A.S. Chernenko, V.V. Kalichak, M.V. Roziznanyi, O.K. Kopiyka On the possibility of using thermochemical gas analyzers in a multicomponent mixture, Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies, 20(1), 20 (2023) https://doi.org/10.18524/1815-7459.2023.1.275944.

Zhukauskas A.A. Convective transfer in heat exchangers (Nauka, Moscow, 1982).

A.P. Hatton, D.D. James, H.W. Swire Combined forced and natural convection with low-speed air flow over horizontal cylinders, Journal of Fluid Mechanics, 42(1), 17 (1970); https://doi.org/10.1017/S0022112070001040.

Van der Hegg Zijnen B.G. Modified correlation formulae for the heat transfer by natural and by forced convection from horizontal cylinders, Appl. Sci. Res. A, (6), 129 (1956).

V.V. Kalinchak, A.S. Chernenko, V.V. Kalugin, Effect of the Concentration of a Combustible Gas on the Limiting Critical Conditions of Its Catalytic Oxidation, Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 88, 737 (2015); https://doi.org/10.1007/s10891-015-1244-0.