تحلیل فرایند اکسایش گرمایی ایروژل‌های کربنی به روش سینتیکی غیرپارامتری

در سال­‌های اخیر، ایروژل­‌های کربنی توجه ویژه­‌ای را به خود اختصاص داده‌­اند. این دسته مواد برپایه کربن در دمای نسبتاً کم (حدود 400 درجه سلسیوس) در معرض اکسیژن اکسید می­‌شوند. توسعه‌­های انجام شده در زمینه فناوری ذخیره انرژی، لزوم بررسی رفتار ایروژل­‌های کربنی در دماهای زیاد را به‌عنوان انتخابی برای این سامانه­‌ها آشکار می­‌کند. هدف این مقاله، تحلیل سینتیکی اکسایش ایروژل کربنی با روش سینتیکی غیرپارامتری (non-paramertic kinetic,NPK) است. بدین منظور، از داده­‌های به‌دست آمده از آزمون­‌های گرما­وزن­‌سنجی 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 داده­‌های تجربی فراهم می‌کند، بر سایر روش‌­های سینتیکی مانند روش­‌های هم‌درجه (isoconversional) ارجح است. در این روش تابعیت سرعت واکنش اکسایش به درجه تبدیل به بهترین شکل توسط مدل Nomen-Semppere بیان می­‌شود. همچنین، تابعیت دمایی ثابت سرعت از معاله آرنیوس، همان‌‌طور در روش­‌های هم‌درجه مفروض است، پیروی نکرده و مدل Vogel-Fulcher بیشترین تطبیق را با داده­‌های تجربی نشان می­‌دهد. دمای مرجع به­‌دست آمده از تطبیق داده‌­ها با این مدل برابر با دمای شروع فرایند اکسایش ایروژل کربنی است. مشاهده شد، فرض تابعیت آرنیوسی ثابت سرعت از دما در روش­‌های هم‌درجه به برآورد انرژی فعال­‌سازی در مقادیری بیشتر (حداکثر 160kJ/mol) و بسیار متفاوت از مقدار پیش‌­بینی شده آن با معادله Vogel-Fulcher (حداکثر 3.5kJ/mol) منجر می­‌شود.