钢液固体电解质定氧电池的改进和应用

文章总结了作者1975年以来研制和使用钢液固体电解质浓差定氧电池的经验。通过对比试验,指出了提高其测成率和信号稳定性的一些关键。对测定结果的可靠性亦用多种方法进行过鉴定。用浓差定氧对电炉冶炼工艺进行研究得知:出钢终脱氧前熔池中的氧活度与钢材的氧化物夹杂评级密切有关,降低终脱氧前的钢中氧活度对提高钢材的洁净度有利。当采用铝预脱氧工艺时,电炉还原期可以大大缩短。用浓差电池定氧还研究了氧气底吹转炉冶炼过程中熔池含氧量的变化规律。判明了在吹炼终点使用锰铁预脱氧无明显效果。而鼓入氮气可以使钢中含氧量降低约50％。浓差定氧还可用于判断和控制钢锭上涨及皮下气泡的发生。     

用固体电解质定氧头测定高炉中的氧势

1985年4月26～29日在洛阳举行了第三届中日钢铁学术会议。会议论文共38篇,其中,中方19篇,日方19篇。本刊在本期和第11期陆续刊登中方论文和日方论文详细摘要。刊登的顺序基本按会议宣读的顺序,个别的因著、译者交稿时间等原因,顺序有变化或未予刊登。限于篇幅,只采用了原文中的部分图表及公式,其序号皆采用原来的号数。     

固体氧化物燃料电池用锆基电解质材料研究概述

固体氧化物燃料电池是一种不受卡诺循环限制、将化学能直接转化为电能的新型发电装置。其具有高效率、环境友好、全固态结构等特点,并且适用于多种燃料气体,因此成为近年来人们关注的焦点。电解质则是整个固体氧化物燃料电池的核心部件,直接决定了固体氧化物燃料电池的工作温度区间和输出特性,甚至连接材料和电极材料也受制于电解质。其中,由于锆基电解质几乎满足固体氧化物燃料电池对电解质物理、化学、电学和机械性能的所有要求,因此成为固体氧化物燃料电池电解质材料研究中应用最多的材料。本文首先介绍了固体氧化物燃料电池的结构及工作原理,系统阐述了锆基电解质材料的晶相结构、离子导电原理,并重点分析了Y_2O_3稳定ZrO_2,Sc_2O_3稳定ZrO_2电解质材料和其他锆基电解质材料的研究现状。最后,本文对常用锆基电解质成型工艺方法进行了总结分析。随着中温固体氧化物燃料电池技术的逐渐成熟及其商业化发展的稳步推进,锆基电解质材料必将在21世纪绿色能源技术中发挥其不可替代的作用。     

固体电解质型燃料电池用燃料极的新制法

精细陶瓷中心与中部电力、关西电力共同开发出周体电解质型燃料电池用燃料极的新制法,将其应用于新组成的材料上,可大幅度提高极化特性。此法是采用将添加了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)溶胶的原料滴下热分解(液相合成)法进     

用CaS(TiS_2)固体电解质硫浓差电池测定铁液中硫活度的实验研究

在实验室条件下,用自制的CaS(1～1.5wt％TiS_2)固体电解质硫浓差电池测定了1400℃碳饱和铁液和液态生铁中的硫活度。实验所用的电池可以表示为 (+)Mo,W+WS_2|CaS(TiS_2)|[S],Mo金属陶瓷(一) 实验结果表明:在实验条件下,CaS(TiS_2)主要表现为离子导电,其化学性能稳定并具有较高的抗热震性,能满足含碳铁液测硫活度的要求。实验所测得的电动势与硫含量之间的关系为液态生铁1g[S％]=1.118-6.034E(V) (0.03～0.6％S) 碳饱和铁液1g[S％]=3.393-12.375E(V) (0.005～0.15％S) 文章对CaS基固体电解质在1400℃液态生铁和1600℃钢液中的热力学稳定性也分别进行了讨论。     

应用MgS基固体电解质硫浓差电池测定铁液中硫含量的试验研究

用自制的 MgS、TiS_2和 MoS_2所组成的 Mo|[S]_(Fe)||MgS+TiS_2||Mo+MoS_2|Mo 浓差电池,并在1375℃无保护气氛下,测定了铁液硫含量;硫浓差电池电势与铁液硫含量有1g〔%S〕=-0.3694-0.0077E(mV)的关系。还在1375℃温度条件下,测定了Cu-Cu_2S 系的硫位,推导出 MgS+TiS_2固体电解质的特征分压—P’_e=6×10~(-9)atm。     

用固体电解质硅测头测量碳饱和铁液中的硅含量

在实验室条件下，用ＭｇＯ部分稳定的ＺｒＯ２作固体电解质，配以ＳｉＯ２基辅助电极研制成电化学硅测头，对碳饱和铁液进行电动势的测量，结果表明，硅测头进入铁液５￣１０ｓ后可获得稳定的电动势，在１７２３￣１８２３Ｋ范围内。测量值与计算值符合较好，该电化学硅测头不用取样，应答时间短，适合现场测量。     

锂离子电池用硅基负极人造固体—电解质界面膜研究进展

综述了近几年锂离子电池用硅基负极人造固体-电解质界面膜(SEI)方面的研究进展,梳理了氧化物基、聚合物基和固态电解质基共三种类型人造SEI膜的研究现状,并对硅基负极人造SEI膜的研究方向与应用前景进行了展望。     

150吨顶吹氧气转炉钢液含氧量测定

本文叙述了管式定氧测头的结构、性能和使用方法,应用该测头测定了150t顶吹氧转炉钢水的氧活度(包括吹炼终点、罐内、模内氧活度)和温度。根据测得数据求出生产中实用的经验公式,如吹炼终点氧,罐内氧与碳、锰、温度之间的关系;钢液氧活度与渣中氧化铁的关系;沸腾钢脱氧剂回收率与终点氧的关系。还提出了用定氧结果估算钢液中含碳量。此外,对定氧测头的可靠性及炼钢中应用等问题进行了讨论。     

固体电解质浓差电池技术及其在炼钢生产中的应用

(一)引言 自从1957年Kiukkola和Wagner首次成功地运用ZrO_2基和ThO_2基固体电解质电池测定了多种化合物的标准生成自由能以后,廿多年来,高温电化学得到了飞速的发展,以氧化物固体电解质为主的浓差电池技术被广泛地用于钢铁工业生产和冶金物理化学研究。从七十年代初开始,钢液定氧电池的定型产品在比利时、法国、美国、日本、西德等国先后问世,     

固体氧化物燃料电池中的电解质

综述了固体氧化物燃料电池（SOFC）中固体电解质的研究概况,分析了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基固体电解质和掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构的固体电解质的优缺点以及作为SOFC电解质存在的问题,中低温度下稳定的高离子电导率的固体电解质的研制开发及固体电解质的薄膜化研究是降低S0FC工作温度的两个重要途径。     

铝空气电池用电解质的研究进展

铝空气电池是一种拥有高能量密度(400 Wh/kg)的一次电池,从上世纪60年代发展至今,已有近60年的历史。本文主要论述在铝空气电池发展历程中,电解质的研究进展,着重论述电解质对电池性能的影响。由于铝空气电池在碱性水溶液中存在两个主要问题,即铝的自腐蚀和铝表面形成钝化膜。为了能够解决上述技术难题,在水性碱溶液中加入添加剂、使用胶体电解质和可替代水溶液的新型电解质,如乙醇、离子液体等。     

用液膜技术分离水溶液中的铜

文章研究了用二(2—乙基已基)磷酸脂Span80—煤油液膜体系,从水溶液中分离铜(Ⅱ)的新工艺。对有无石蜡、Span80用量、解吸酸浓度、外液PH以及膜有机试剂的循环使用等过程进行了考察,求取了较适宜的工艺条件。对于含有Cu~(2+)<500ppm的水溶液,一次处理可达到排放标准Cu~(2+)<1ppm。     

用液膜技术分离水溶液中的铜

本文研究了用二(2—乙基已基)磷酸酯(P_(204)—SPan 80—煤油液膜体系从水溶液中分离铜(Ⅱ)的新工艺。其特点是用价廉易得的民用煤油代替了文献[4]中所用的昂贵的环已烷加聚丁二烯作膜体溶剂,因此易于推广于本省的含铜废水处理及回收。考察了有无石蜡、Spon 80用量、解吸酸浓度、外液pH以及膜有机试剂的循环使用等因素的影响。求取了较适宜的工艺条件。对于含Cu~(2+)<500PPm的水溶液,经一次液膜处理可以达到排放标准(Cu~(2+)<1PPm)。     

电解质分子比的快速测定

通过间接测定试样中过剩ＡＬＦ３量来计算出分子比。     

利用固体电解质定氧电池测定Fe-Nb熔体中铌的活度的研究

利用下列组装的固体电解质定氧电池:
Mo|Mo,MoO₂‖ZrO₂(MgO)‖[Nb],NbO₂|Mo+ZrO₂金属陶瓷,Mo对Fe-Nb熔体中Nb的活度在三个温度下(1823、1853及1873K)进行研究。在净化的氩气气氛下,将固态NbO₂细粉撒布在含铌铁液之上,以取得[Nb]与[O]的反应迅速达到平衡。有时不加任何固体料,使熔体中形成的脱氧产物自己上浮,此脱氧产物热力学证明是NbO₂。对测定的a₀实验数据进行加工处理,求出下列结果:
1.脱氧反应的自由能
[Nb]+[O]=NbO₂(s); △G°=-89710+28.27T
2.Nb在铁液中的溶解自由能
Nb_(s)=[Nb]_%; △G=-32090+7.9T; γ_{$\\mathop 1\\limits^{\\rm{^\\circ }} $873}=1.60
Nb_(l)=[Nb]_%; △G°=-38520+10.24T;γ_{$\\mathop 1\\limits^{\\rm{^\\circ }} $873}=0.92
3.Nb本身的活度相互作用系数
${\\rm{e}}_{{\\rm{Nb}}}^{{\\rm{Nb}}} = \\frac{{2274}}{{\\rm{T}}} - 1.44$
1873K的${\\rm{e}}_{{\\rm{Nb}}}^{{\\rm{Nb}}} = - 0.22$
当（Nb）含量大约低于0.2时,脱氧产物和其他合金元素如Al、Cr、V等相似,形成了复合氧化物如FeO·NbO₂。后者的生成自由能估计为：
Fe₍₁₎+$\\frac{3}{2}$O₂+Nb_(s)=FeO·NbO_2(s);△G°=-383800+121.95T
随着熔体中(Nb)含量的继续下降,对生成其他脱氧产物的可能性,本文也进行了讨论。     

固体电解质电子导电性能测定及其对浓差电池定氧的影响

本工作用自行设计、安装的电子工作线路,用抽氧法（又称极化电动势法）测定了国产氧化锆固体电解质（含CaO重量为4%）的电子导电特征氧分压。测定结果为:\\[{\\mathop{\\rm l}\\nolimits} {\\rm{gPe' = 21}}{\\rm{.49 - }}\\frac{{{\\rm{69336}}}}{{\\rm{T}}}\\]在1600℃时,Pe'=10^-15·53大压。
实验证明,所用的方法和装置能夠方便、准确地测量固体电解质的特征氧分压Pe'
文章最后讨论了固体电解质电子导电对浓差电池定氧的影响和减少误差的途径。     

固体电解质定氧电池的近况应用及展望

对定氧电池的最近进展,用途及今后展望作了总结性的评述。对国内定氧电池的历史发展、测头试制和运用作了简略的讨论。作为控制炼钢操作、改进钢锭质量、节约铁合金消耗等手段,对定氧电地在下列几方面的应用作了较多的讨论: 1.顶吹氧气转炉终点的控制; 2.半镇静钢及沸腾钢脱氧的控制; 3.连铸铝镇静钢余铝量的估计; 4.易切削钢硫化夹杂物形态的控制; 5.配合计算机定氧电池在炼钢的在线应用。本文在最后部分,对定氧电池存在的问题及误差来源,特别对固体电解质的电子导电及抗热震性以及提高低含氧量测定的准确度等问题进行了讨论。此外,对测定其他元素例如氨、氢、硫及碳的电池也作了简单的介绍。     

固体电解质定氧电池的近况应用及展望

固体电解质定氧电池已广泛地在炼钢及其他工业应用。本文对定氧电池的最近进展、用途及今后展望作了总结性的评述。国内定氧电池的历史发展、测头试制和运用作了简略的讨论。作为控制炼钢操作、改进钢锭质量、节约铁合金消耗等的手段,对定氧电池在下列几方面的应用作了较多的讨论:
1.顶吹氧气转炉终点的控制;
2.半镇静钢及沸腾钢脱氧的控制;
3.连铸铝镇静钢余铝量的估计;
4.易切削钢硫化夹杂物形态的控制;
5.配合计算机定氧电池在炼钢的在线应用。
在本文的最后部分,对定氧电池的存在问题及误差来源,特别对固体电解质的电子导电及抗热震性以及提高低含氧量测定的准确度等问题进行讨论。此外,对测定其他元素例如氮、氢、硫及碳的电池也作了简单的介绍。     

快速测定钢液中的氢含量

对于炼钢过程中一些重要的元素,目前大致能作快速测定,但在炼钢工作中至今还没有快速定氢的方法。为此,须对定氢取样予以特别重视。目前普遍采用的定氢方法分二个步骤、先从钢水中取样,随后从取出的试样中抽取