铝电解中阳极气泡形成的电化学研究

用电化学方法研究了铝电解质熔液中石墨电极上的阳极过电压和阳极表面析出气泡的规律。阳极极化过电压满足Ｔａｆｅｌ方程，其常数ａ和ｂ分别为０．５３和０．１６。由于阳极气泡的析出，引起电极电位或电流的波动。在较低的电流密度和电极电位下，离开阳极表面的气泡质量相等；阳极气泡覆盖电极表面面积随电流和电位的升高而增大。     

镍锍阳极与酸性FeCl_3溶液偶合反应速度

利用—个两室隔膜电解池将阳极液和阴极液分开,考察了镍锍阳极在酸性氯化物水溶液中与Fe~(3 )/Fe~(2 )偶合反应速度。在两极静态电位差的驱动下,测定短路外电路电流以推算两极偶合反应速度。结果表明,阴极反应速度与溶液中铁离子浓度、温度和旋转阴极盘速度有关,而阳极溶解符合固相扩散和电荷迁移混合控制。当阴极面积足够大时,混合电位在短路放电后几乎不随时间变化,只比阴极静态电位稍低,其电流时间关系可用一个电化学方程描述。阳极溶出的表观活化能为8.208kJ/mol。     

铝阳极氧化机理研究

本文用离子注入Ｘｅ原子双标记法和Ｏ１８示踪技术研究铝阳极氧化机理，用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）技术分析Ｘｅ原子的分布及膜厚，月二次离子质谱（ＳＩＭＳ）技术分析Ｏ１８的分布．结果显示这种研究方法能清楚地得到在阳极氧化过程中新氧化物的生成区域以及阴、阳离子的迁移情况．在铬酸铵溶液中，铝恒流阳极氧化的机理为；在电流的作用下，铝离子和氧离子相对运动，基体中铝离子向溶液－氧化膜界面移动，而溶液中的氧离子向氧化膜－金属界面移动，并在这两个界面相遇发生反应生成新的氧化物．电流密度越大，氧离子迁移越多，在氧化膜－金属界面生成的新氧化物也越多．     

电流密度对钠和铝电解质渗透行为的影响

利用单室和双室两种电解槽研究了电流密度对钠和电解质渗透行为的影响。结果表明, 在单室电解槽中, 低电流密度下, 阴极渗透的物质很少, 随着电流密度的增加, 渗透的物质增多, 钠元素的含量明显增多, 并且在高电流密度下, 发现阴极炭块的表面覆盖着黄色的碳化铝。在双室电解槽中, 阴极室内的电解液面变化不明显, 而阳极室的电解液面降很大, 阳极室内的电解质在电场力的作用下, 穿过多孔的中间壁渗透到阴极室。随着电流密度的增大, 双室槽的两室液面差变大。     

电极材质对泥岩电化学改性效果的影响

为阐明电化学作用下电极材质对泥岩物性变化的影响规律,以新生代煤系泥岩为对象,运用物理模拟方法,研究低压直流电场作用下电极为铜、铁和铝时的电极腐蚀特征与新生矿物表征,电流变化与电流降低率,模型不同区域岩样电阻率和强度特征,并探讨了电阻率与强度的内在联系。结果表明：不同材质电极阳极均在酸性环境下发生金属氧化反应,电极被腐蚀生成新矿物,铝电极阴极在碱性环境下生成大量三水铝石,铁、铜电极阴极则没有明显变化;通电初期不同材质电极模型电流均有一个陡降过程,然后缓降,降低模式和降低率存在明显差异;3种电极模型不同区域岩样的电阻率和单轴抗压强度均呈现阳极＞中间＞阴性的趋势,且电阻率和单轴抗压强度正相关。     

金川二矿区自平衡充填料浆自流输送管道压力分布研究

阐述了金川二矿区自平衡充填料浆自流输送管道压力分布情况,在自平衡自流输送系统运行过程中,L型管道布置钻孔底部压力取决于水平管道长度。钻孔底部压力随充填料浆浓度的降低而变化较小,充填料浆流量随充填料浆浓度降低而急剧加大。采用阶梯型布置时,由于水平管道长度分为两段或多段,分段越多,每段水平管道长度越小,各分段钻孔底部压力值越小。     

多室电解槽模拟试验

本研究是为研制多室铝电解槽作理论准备。在试验中采用６室槽，用铜电极和硫酸铜电解液，在不同电解温度和电流密度下，分别测定阳极和阴极电流效率并计算全槽电流效率。讨论了由于存在“旁路”而引起的电流效率降低。在本试验中，该值达到５０％左右。指出，减少“旁路”电流是提高多室槽金属产量的关键，对于任何种类的多室电解都是这样。     

铝电解槽阳极过电压及其衰减曲线的测量与分析

用稳态和瞬时断电技术,在实验室锯电解槽测定了石墨阳极的过电压及其电位衰减曲线。阳极过电压与阳极电流密度的对数显示出直线,其塔菲尔系数为0.27,塔菲尔截距为0.51V,阳极过电位在瞬时停电的衰减速度随阳极电流密度的增加而增加。石墨阳极上的双电层电容在600-950μF·cm~(-2)之间,用这些数据讨论了阳极反应机理的控制步骤。     

铝电解槽中三维电流分布的数值模拟

本文论述铝电解过程熔体中电流分布的重要性和复杂性，根据有限差分原理和电工学的基本定律导出槽中三维电流分布的计算模型，设计了计算软件，并计算我国自熔阳极上插棒式铝电解槽中五种不同炉膛形状的电流分布，指出电解槽长轴方向的水平电流与短轴方向的水平电流具有同等重要性。     

铝电解过程阳极气泡的析出行为

铝电解过程阳极生成的气泡在排放过程中的运动带动电解质的流动,其流动行为影响氧化铝的溶解和金属的二次反应,对电解过程影响较大。采用透明槽进行铝电解实验,用高速照相机和摄像机记录电解过程中的气泡行为并进行分析。结果表明,气泡的生成分为两个阶段：第一个阶段为气泡在阳极底部的生长,第二个阶段为气泡脱离阳极底部在电解质中上升。在阳极电流密度0.7 A/cm2下电解,在气泡生长阶段阳极底部气泡层的最大厚度为0.4 cm,气泡生长到最大需要的时间为12 s,气泡脱离阳极底部在电解质中上升需要的时间为0.27 s。整个电解过程,阳极侧部小气泡不断长大、逸出,采用Matlab数学处理软件,用直方图均衡化方法处理摄像机拍摄的实验图像,可获得阳极侧壁的气泡的生成的清晰图像,用于深入观察和分析气泡的析出行为。     

Study on spinel-based inert anode for aluminium electrolysis

Hot press-sintering was adopted to fabricate inert cermets anodes based on the nickel aluminate and nickel ferrite for use in aluminum electrolysis research. The density of samples, fabricated by hot pressing, is close to the theoretic density. At 900℃, the electrical conductivity of the periments. Effect of anode current on nickel ferrite-based and the reason for it were studied. A theory is that a more uniform metal distribution by improving the hot pressing process gives increased corrosion resistance of the anode.     

低温铝电解用Cu-Ni-Cr 金属阳极性能研究

采用熔炼法制备Cu-25Ni-10Cr 铝电解金属阳极, 并进行氧化实验和电解实验研究。结果表明, 合金阳极在空气中的氧化动力学曲线遵循抛物线变化规律, 而在纯的氧气中的氧化动力学曲线偏离了抛物线规则。电解极化条件下的腐蚀结果与不同的试验条件相关。在不同温度、阳极电流密度和氧化铝浓度条件下, 于组成为NaF-AlF₃-NaCl-CaF₂-Al₂O₃ 的电解质体系中电解, 结果显示电解极化腐蚀的速率随电解质中氧化铝浓度的增高而减小, 随温度的增高而增大。电解过程运行平稳, 该阳极周围产生大量气泡, 电解平稳时, 槽电压在4.0～4.6 V 之间波动。低温铝电解能够发挥金属阳极的优越性。     

金属-有机框架在锂离子电池电极材料中的应用

锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应、低成本、寿命长等优点,被认为是便携式电子设备和电动汽车最有前途的储能技术．金属-有机框架(MOFs)具有超高孔隙率、功能多样性、结构可控及易制备等独特优点,被广泛应用在异相催化、电化学储存与转化、气体吸附和分离等领域中．对MOFs直接作为锂离子电池负极材料及正极材料的研究进展进行了阐述,重点总结了MOFs衍生材料(多孔碳材料、单一金属氧化物、多组分金属氧化物、磷化物等)应用于锂离子电池电极材料中的合成方法、结构及电化学性能．最后对MOFs及其衍生材料在锂离子电池正极和负极材料的发展方向进行了展望,为新型电极材料的下一步开发方向提供一定的思路和建议．     

电解萃取法测定Fe-Ni合金中非金属夹杂物

采用电解萃取方法,测定Fe-Ni合金的阳极极化曲线,并依此确定了电流密度、阳极电位等参数,将Fe-Ni合金中的非金属夹杂物从基体中分离并提取出来.结果表明,选择合适的电解液、电流密度等参数进行电解萃取,可以较准确地对Fe-Ni合金中的非金属夹杂物进行分析.     

Formation of sulphur oxyanions and their influence on antimony electrowinning from sulphide electrolytes

Antimony electrowinning from synthetic alkaline sulphide electrolytes has been studied in a nondiaphragm electrolytic cell. The electrodes were constructed in such a way that the anode produces ten times higher current density than the cathodic current density to promote sulphide oxidation to sulphate at the anode; and simultaneously decreasing the tendency of hydrogen evolution at the cathode. The result revealed that at an anodic current density lower than 1500 A/m², minute amounts of sulphate ions were formed but when the anode current density increased beyond 1500 A/m², sulphate formation was promoted. The initial molar concentration ratio between hydroxide and free sulphide ions should be ⩾10.3 to avoid thiosulphate formation at 2000 A/m² anodic current density under the conditions used in these experiments. The highest anodic current efficiency obtained based on the amount of sulphate formed was 89%. An increase in the anode current density as well as NaOH concentration enhances the cathodic and anodic current efficiencies with respect to the antimony metal deposited and sulphate ions produced, respectively. Despite the high anodic current densities used, the specific energy of this process ranges from 0.6 to 2.3 kW h/kg which is significantly lower than values reported previously due to the prevention of undesirable sulphur species from being formed. The tests revealed that the concentration of thiosulphate formed during the electrolysis decreased with increasing anode current density and NaOH concentration. Addition of polysulphide from 0 to 30 g/L to the electrolyte decreases the current efficiency from 83% to 32% and correspondingly increases the specific energy from 1.7 to 4.8 kW h/kg. Results showed that a build-up of sulphite and sulphate ions in the solution does not have any detrimental effect on the current efficiency of antimony deposition.     

镍钴双阳极对电铸合金铸层性能的影响

采用镍钴双阳极电铸工艺制备镍钴合金铸层，研究不同钴阳极面积及电流密度对铸层钴含量和显微硬度的影响。结果表明：随着钴阳极面积的增加，电铸液中钴离子的浓度升高，铸层的钴含量和显微硬度逐渐增加。随着钴阳极电流密度的增加，铸层的钴含量和显微硬度先下降后升高，钴阳极电流密度3A/dm2时对铸层钴含量和显微硬度影响最显著。在镍阳极电流密度3A/dm2,钴阳极电流密度1A/dm2，镍钴双阳极面积相等时，铸层的钴含量最多，显微硬度最高，为523.5HV。     

MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯复合负极材料的制备及性能研究

采用原位生长法设计并合成了MOF衍生碳包覆硅纳米颗粒限制于石墨烯的复合材料(Si/C@G),并应用于锂离子电池负极材料,该材料结构有效缓解硅基负极材料充放电过程的体积变化,促进了稳定的固态电解质中间相层的形成,提高了电极材料的电导率。Si/C@G负极材料在电流密度500 mA/g时经100次循环可逆比容量仍有1081.2 mAh/g;在电流密度5.0 A/g时其可逆容量达到949.6 mAh/g。Si/C@G负极在1.0 A/g的恒电流密度下循环500次后可逆比容量可保持在677.2 mAh/g左右,库仑效率可达99.84%,表现出良好的循环稳定性。     

Zn元素对AP65镁阳极材料腐蚀速率的影响

经熔炼、均匀化处理制备了Mg-6%Al-5%Pb-Zn镁阳极材料。采用浸泡法、恒电流极化法和动电位扫描法研究不同Zn含量对AP65镁阳极腐蚀速率的影响。结果表明: 添加Zn元素后, AP65镁阳极激活时间变短、电化学活性增强、自腐蚀速率增大。APZ1.5阳极的腐蚀电流密度为0.020 mA/cm²。APZ1.0合金开路电位达-1.643 V(vs SCE), 腐蚀电流密度为0.018 mA/cm², 具有相对较好的综合性能。Zn元素的加入使AP65镁阳极开路电位发生明显改变, 但正向或负向移动趋势与Zn元素含量并不成线性对应关系。     

过渡金属磷化物作为锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点,在消费电子、电动汽车和大型电网中得到越来越多的应用。为了满足不断增长的储能应用需求,人们在开发具有更高电化学性能的锂离子电池负极材料方面做了大量的研究工作。本文根据现阶段各种过渡金属磷化物的研究现状,重点介绍过渡金属磷化物所面临的挑战,以及面对挑战人们以提高材料的综合电化学性能为目标进行的改性工作。分别介绍了几种不同的制备方法,并且从材料的结构与调控、材料的形貌与尺寸设计、碳材料复合以及构建异质结结构四个方面介绍了相应的改性策略。该综述为过渡金属磷化物在锂离子电池中的应用提供重要参考。     

氯化镍溶液中微量TBP、N-235对镍电积的影响

采用电化学测试和物理检测的方法,研究了氯化镍萃余液中,微量TBP、N-235对镍电积过程的阴极电位、阳极电位、槽压、电流效率和能耗的影响以及对阴极镍的形貌、结晶取向、内应力的影响。当电解液中同时含有TBP 和N-235时,TBP 应限制在2mg/L 以下,N-235应限制在3mg/L 以下。