ترسيب شيميايي كربن پيروليتيك از فاز بخار با استفاده از پيش مواد غير گازي

• اعتبار
• قابل خرید

اداره اختراع : اداره ثبت اختراعات ایران

شماره اظهارنامه : 139650140003013657

شماره ثبت : 99618

تاریخ ثبت : 1396/11/24

نام مالک/مالکین : پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران

نام مخترع/مخترعین : محمد ايماني و زينب السادات شيخ الاسلامي و محمد يوسفي

طبقه بندی بین المللی : C23C 16/00

خلاصه شرح اختراع :

اين اختراع كه در زمينه مهندسي مواد، مهندسي شيمي، پيروليز و ساخت مواد كربني است طراحي جديدي از سامانه ترسيب شيميايي فاز بخار (CVD) را ارايه مي¬دهد كه امكان استفاده از منابع كربني غير گازي را با اضافه كردن بخش¬هايي به سامانه معمول CVD فراهم مي¬كند. در چند دهه اخير كاربرد صنعتي و تجاري مواد كربني اعم از كربنِ پيروليتيك، نانولوله¬هاي كربني، گرافن، كربنِ نيمه¬هادي، و ... به¬طور چشم¬گيري افزايش يافته است. براي تهيه مواد كربني با هر پيكربندي، به سه جزء اصلي نياز است: يك منبع انرژي، يك منبع كربني و يك كاتاليزور كه در برخي موارد به صورت هم¬افزا عمل مي¬كنند تا ماده كربني مورد نظر حاصل شود. درحال حاضر، عمده¬ترين روش صنعتي تهيه مواد كربني CVD است كه براي تشكيل مواد جامد كربني بر پايه واكنش¬هاي فاز گازي روش مؤثر و كارآمدي محسوب مي¬شود. اين فرآيند مستلزم استفاده از منابع كربني غيرتجديدپذير مانند متان، پروپان و ساير پيش¬مواد گازي مشابهي است كه همگي منشا نفتي يا مشتقات نفتي غير تجديدپذير را دارند اما فشارهاي زيست¬محيطي در جهانِ امروز مشوق حركت به سمت منابع سبز و تجديدپذيري براي انجام فرآيندهاي مبتني بر پيروليز است. دشواري در زمان اجراي اين ايده آن است كه بسياري از منابع كربني زيست¬تجديدپذيرِ غيرفرار، با فشار بخار مناسب، محدود و به شكل مايع يا جامداتي هستند كه وارد كردن يكنواخت آن¬ها در يك گاز حامل، اشباع كردن گاز حامل از آن¬ها و جلوگيري از رسوب پيش¬رس آن¬ها پيش از تكميل فرآيند پيروليز نيازمند بازطراحي سامانه و راكتور CVD است تا اين مواد قبل از ورود به راكتور حتماً به شكل گاز درآيند. در سامانه¬ها و طراحي¬هاي موجود براي منابع كربني غير گازي، گاز حاملِ سرد در تماس با بخار مواد اوليه (منبع كربني) قرار مي¬گيرد. دقت اين شيوه با سامانه¬هاي براساس پيش¬مواد كربني گازي معادل نيست لذا جهت داشتن شرايط مشابه با منابع گازي و قابليت مقايسه از نظر دقت و كنترل قابل استناد نيستند. طراحي ادعا شده در اين اختراع قادر به برقراري كنترل و تكرارپذيري مناسبي در شرايط واكنش CVD در هنگام استفاده از پيش¬مواد كربني غيرگازي است و در اصل براي كنترل سرعت و ميزان تبخير پيش¬ماده¬ي مورد نظر جهت تركيب با گاز حامل و ورود به راكتور طراحي شده است. اين سيستم و طراحي براي تهيه صنعتي مواد كربني اعم از كربنِ پيروليتيك، گرافن، نانولوله¬هاي كربني، كربن آمورف، و ... در صورت استفاده از پيش¬مواد كربني غير گازي كه لازم است قبل از ورود به راكتور حتماً به صورت گاز درآيند (مانند مواد حاصل از منابع سبز انرژي مانند زيست توده يا مواد قابل بازيافت از طريق پيروليز) كاربرد خواهد داشت.