旋流电解用钛阳极的制备及其性能研究

Ir-Ta钛阳极有比较低的析氧电位和长的使用寿命,在金属电沉积方面有明显优势.在旋流电解过程中,由于高流速和微小沉积物等对阳极的冲击很大,很容易造成阳极失效.通过在Ir-Ta钛阳极涂层中添加Ru改变其性能,可以提高钛阳极的使用寿命.     

超混沌电流对金属锰电解阳极电位振荡的调控

金属锰湿法电冶过程是一个典型的远离平衡态的非线性体系,直流作用下会出现电化学振荡、金属分形等非线性行为而引发体系额外的能耗。本文提出一种超混沌电流电解的新模式,通过引入超混沌电路代替原有直流电源来实现。超混沌电流作用下,采用恒电流极化曲线、阳极极化曲线、塔菲尔测试等分析方法和X射线衍射分析、扫描电子显微镜的表征方法,研究铅合金阳极电化学振荡行为与阳极沉积的锰氧化物之间的关联。研究结果表明,在电流密度为350 A·m?2恒电流极化30 min后,超混沌电流极化作用下电位振荡的平均振荡周期较直流极化提高5.6 s,平均振幅降低 38 mV;超混沌电流作用下阳极生成的MnO₂,其表面较为致密平整,在一定程度上可以提高铅合金阳极析氧反应活性和耐腐蚀性。综合分析可知,将超混沌电流运用于金属锰电解过程,可以实现对阳极电化学振荡的有效调控,为进一步降低电解过程能耗和污染排放提供新思路。      

高温熔盐体系惰性阳极与月壤电解制氧技术

目前,熔盐电化学冶金普遍采用炭素阳极,阳极CO₂产物是重要的碳排放源。若在高温熔盐体系中使用惰性析氧阳极,则可实现熔盐电解过程低碳排放。因此,开发适用于熔盐电解体系的惰性阳极至关重要,也是近年来国内外研究热点。本文首先综述了各种高温熔盐体系惰性阳极的研究进展,所涉及熔盐体系包括:铝电解氟化物盐、CaCl₂熔盐、碳酸盐和熔融氧化物等。另外,近年来月球开发利用受到广泛关注,太阳能驱动的月壤原位熔盐电化学制氧,将是支撑人类未来月面生存氧气需求的重要方法之一,故惰性析氧阳极不可或缺。因此,本文也简要综述了基于惰性阳极的月壤电解制氧技术。      

涂层钛阳极的研制及在电解锌中的应用

针对烟道灰电解锌这种既析氯又析氧的介质环境,综合析氯型和析氧型涂层钛阳极的优点,研制出适合于在这种介质环境中使用的RuIrTaTi涂层钛阳极,测试了阳极腐蚀机理及使用性能。该涂层钛阳极在山西太古电锌厂挂片使用1a,在节能和提高锌产率方面都有明显效果,相对于铅阳极,使用成本有大幅降低。     

析氧型贵金属涂层钛阳极的研究进展

贵金属涂层钛阳极是近年来发展起来的具有广阔应用前景的新型阳极,尤其在以有色金属电解为代表的电化学体系中,展示出巨大的发展潜力.文章综述了国内外析氧环境中贵金属涂层钛阳极的研究和开发方面的重要工作和进展,其中重点阐述了IrO2-Ta2O5涂层不同方法的改性研究.评述了各制备方法的优势和不足.同时,简单介绍了贵金属涂层钛阳...     

铜—二氧化锰同时电解的理论分析

铜—二氧化锰同时电解,阴极上得到99.95～99.97%的一级电铜,阳极上得到适于电池工业需要的γ型电解MnO_2。该工艺大量节能,综合利用废酸,减少酸雾,降低成本。本文对Cu-MnO_2同时电解全流程各过程,作电化学平衡理论分析,其中包括铜、锰浸出过程,硫酸盐溶液的pH值,阳极反应及阴极反应平衡等。     

电脱氧法电解效率主要影响因素的研究进展

熔盐电脱氧工艺是直接电解还原金属氧化物制备金属或合金的方法,以其工艺简单、环境友好、易于调控等优点广泛应用于金属及合金的制备,但该工艺目前存在电解效率低等问题。影响该方法电解效率的主要因素有:氧化物阴极导电性、O2-扩散、阴极电势、阳极材料。阴极导电性主要受氧空穴的形成,阴极晶型结构的影响,增加阴极氧空穴及有效控制晶型转变有利于增加阴极导电性,从而提高电解效率;O2-扩散影响电解反应速率,增加阴极表面积及合理选择熔盐组分可促进O2-扩散,促进电解脱氧;阴极电势和阳极材料影响阴极有效脱氧,合理控制阴极电势、选择过电位小,性质稳定的阳极材料均有利于提高电解效率。并展望了今后的研究中重点关注通过改进阴极,改进电解装置等提高电脱氧效率。     

铂电极上硫化钠溶液的电化学氧化研究

研究了硫化钠水溶液在Pt电极上的电化学氧化行为 ,探讨了电势扫描速率、Na2 S溶液浓度以及表面活性剂等条件对阳极液的循环伏安谱的影响。结果表明 ,硫化钠的阳极氧化是不可逆的电极过程。阳离子表面活性剂CTAB存在时 ,电势在 -0 .65～ 0 .2 5V(vs .SCE)范围内 ,由于CTAB在电极表面上的吸附 ,阻止了电活性物种向电极表面的迁移 ,从而出现阳极电流几乎为零的平台。硫化钠溶液浓度较大时 ,阳极钝化层在电势返程扫描时被硫化物溶解而除去 ,从而出现一阳极峰。恒电流电解过程中 ,若阳极电流较低 ,则在时间 电势曲线上出现电势变化缓慢的平台 ;而电流增加时则出现电势峰 ,表明电极过程存在自催化现象 ,由此可推算出自催化过程的反应速率常数     

复合贵金属的钛阳极材料

钛基体上覆上一层铂及其合金或贵金属氧氧化物作为复合钛阳极,应用于阴极保护工业和电解工业中前景广阔.作为钛阳极的覆层,理论上讲可选用的贵金属和合金有65种组合,但考虑到资源、成本、要求的电化学性能和涂层的难易程度,能实用的仅限于铂和铂铱合金两种,而贵金属化合物的选择也仅限于氧化钌.     

含Mn~(2+)硅氟酸铅溶液无隔膜电积的研究——阳极过程分析

本文分析和论证了含Mn~(2+)硅氟酸铅溶液无隔膜电积的阳极过程,在Mn~(2+)18～20克/升条件下,MnO_2优先在阳极上析出,之后阳极上以析氧为主。试验中采用无胶复合添加剂,槽电压降低,可节电15％左右,对铅电解精炼亦有实际应用意义。     

Electro-Oxidation of Concentrated Ce(Ⅲ) at Carbon Felt Anode in Nitric Acid Media

Electro-oxidation of Ce( Ⅲ) to Ce( Ⅳ ) in parallel plate flow type electrolyzer divided with cation exchange membrane was carried out in nitric acid media at carbon felt anode under galvanostatic conditions. Carbon felt was used as an anode for its high specific surface area and high oxygen evolution overpotential. Pt coated Ti plates were used as cathcurrent efficiency (92%) until about 80% of Ce( Ⅲ) was oxidized. Then, oxygen evolution, accompanied by terminal voltage jump, took place, lowering current efficiency. Ce( Ⅲ ) was oxidized up to 90% with current efficiency of 62%. In this mode, strong carbon felt anode oxidation was observed. The wear out of carbon felt was 46% in six consequent runs (6 h of operation). After each run, carbon felt surface had to be renewed with slightly alkaline solution to remove carbon oxidation products and ensure regular operational conditions. When anode surface was blocked, oxygen evolution took place from the beginning of electrolysis due to higher actual current density. The wear out of carbon felt anode could be minimized by means of oxygen evolution prevention. In the case when electrolysis had been stopped before oxygen evolution started (at Ce( Ⅳ ) conversion of about 80% ), the wear out of anode was less than 2% during 6 consequent runs (4 h of operation).     

Electro-Oxidation of Concentrated Ce（ Ⅲ ） at Carbon Felt Anode in Nitric Acid Media

Ceriumiswidelyusedinindustry,mainlyinthe formofceria(CeO2),asamaterialforceramic,cata lysts,polishingpowdersandsoon.Inmetallurgyceri umhasbeenusedassulfidecontrollingadditivefor steelandotheralloys.Itsabundanceinvariousminer als,inwhichCebeisaccompaniedbyotherrare earths,makesCeoneofthecheapestRE[1].Ce(Ⅲ),incontrasttootherbasicallytrivalentREions,canbe oxidizedtorelativelystableCe(Ⅳ)statethathas quitedifferentchemicalproperties.Tetravalentcerium isusedasanoxidizingagentinorganicsynthesis…     

电解锰阳极渣吸附硫酸锰溶液中钼的行为研究

硫酸锰溶液中重金属离子的深度净化以及电解锰阳极渣的综合利用一直是锰行业研究重点。采用XRD、SEM、EDS、FT-IR和Zeta手段对电解锰阳极渣进行表征,利用正交试验分析、Visual Minteq软件吸附模拟研究了电解锰阳极渣吸附硫酸锰溶液中钼的行为。结果表明:电解锰阳极渣主要成分为α-MnO₂,形貌为孔隙丰富的棒状结构,存在着较多的表面羟基,等电点（IEP）为3.6。反应条件对吸附行为影响主次顺序为:硫酸锰溶液pH值> 二氧化锰添加量 > 反应时间。模拟了硫酸锰溶液中Mn和Mo的离子形态随pH的变化关系,比较了不同pH下阳极渣的表面络合模拟数据与试验数据,证明了钼离子被吸附是受阳极渣表面羟基络合、表面电荷吸引以及缺陷孔隙等共同作用。为解决锰系电池原材料硫酸锰溶液中重金属离子难去除和电解锰阳极渣的合理利用问题提供一些支持。      

PEM水电解用多层钛网析氧阳极制备及性能研究

以钛网为扩散层基体,氯铱酸为前驱体,采用浸渍-热解法制备了IrO₂/Ti 析氧阳极,进一步采用热压法制备膜电极.综合扫描电镜尧循环伏安尧交流阻抗尧单池性能曲线测试及阳极寿命强化测试,研究了不同层数钛网析氧阳极对性能及寿命的影响.结果表明院与单层钛网析氧阳极比较,采用双层钛网析氧阳极,积分电荷由84.27 mC/cm2 增至153.12 mC/cm2,电极电化学反应阻抗由7.38 Ω·cm2 降低至3.03 Ω·cm2,单池性能得到提升.寿命强化测试表明,采用双层钛网析氧阳极在稳定性及寿命方面有显著提升,稳定运行时间由30 h 增加到了53 h.      

Understanding ultra-dispersed CeOx modified iridium clusters as bifunction electrocatalyst for high-efficiency water splitting in acid electrolytes

Designing bifunctional catalysts with high catalytic activity and durability for electrochemical water splitting has become a promising approach to producing clean and sustainable hydrogen fuels.With high specific surface area and ultra-small size,metal clusters have become a kind of promising catalysts.By introducing Ce species,the noble metal iridium(Ir) can be electronically modulated,thus reduce the activation energy of intermediate,and improve the intrinsic catalytic activity for practical ...     

铝棒低银铅合金表面陶瓷化复合阳极的制备与性能

为获得一种锌电积用低成本、低析氧电位和高催化活性的阳极,在铝棒表面通过挤压复合技术包覆Pb-0.2% Ag合金得到Al棒Pb-0.2% Ag阳极.在含氟的硫酸溶液中,通过阳极氧化在Pb-0.2% Ag合金和Al棒Pb-0.2% Ag合金阳极表面形成具有高催化性能的膜层,采用显微图像分析仪和数显显微硬度计表征了膜层的厚度及硬度,并通过电子拉伸试验对比了两种阳极的极限抗拉强度.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安法、阳极极化和交流阻抗法等技术手段研究了Al棒Pb-0.2% Ag与Pb-0.2% Ag阳极表面氧化膜层的物相、形貌以及电化学性能.结果表明:Al棒Pb-0.2% Ag阳极相比Pb-0.2% Ag阳极表面易生成致密较厚的氧化膜层,且膜层硬度提升了41.64%,其氧化膜层主要物相均为电催化活性良好的β-PbO₂.新型阳极的极限抗拉强度是传统阳极的1.3倍,大大改善了阳极材料的机械性能.阳极极化曲线数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极在电积锌体系中具有较低的析氧电位(1.35 V vs MSE,500 A·m-2)和较高的交换电流密度(7.079×10-5 A·m-2).循环伏安曲线和交流阻抗数据显示Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极具有较高的电催化活性、较大的表面粗糙度和较小的电荷传质电阻.在电积锌实验中,栅栏型Al棒Pb-0.2% Ag/PbO₂阳极相比传统Pb-0.2% Ag阳极平均槽电压下降了75 mV,而且大大减少了阳极泥的产生.      

不同纯铅对铅钙锡铝板栅合金性能的影响

利用线性电位扫描(LSV)、交流阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和金相组织分析(MSA)等研究方法对四种不同纯铅铸造的铅钙板栅合金的性能进行了研究。研究表明采用不同原料、不同方法冶炼的纯铅铸造的铅钙合金在性能上存在较大的差异,特别是用电解精炼矿生铅铸造的铅钙合金具有最高的析氢、析氧过电位,能有效地抑制氢气、氧气的析出,其表面腐蚀产物PbO2和钝化膜Pb(Ⅱ)氧化物的生成量最少,电化学性能最优。     

Electrochemical Characterization of a Solid Oxide Membrane Electrolyzer for Production of High-Purity Hydrogen

A laboratory-scale solid oxide membrane (SOM) steam electrolyzer that can potentially use energy value in waste or any source of carbon or hydrocarbon to produce high-purity hydrogen has been fabricated and evaluated. The SOM electrolyzer comprises an oxygen-ion-conducting yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte with a Ni-YSZ cermet cathode coated on one side and liquid-metal anode on the other side. The SOM electrolyzer is operated at 1000 °C by providing a steam-rich gas feed to the Ni-YSZ cermet cathode and feeding a reductant source into the liquid-metal anode. The steam is reduced over the cathode, and oxygen ions are transported through the YSZ electrolyte and are oxidized at the molten metal electrode by the reductant feed. The advantage of SOM electrolyzer over the state-of-the-art solid oxide electrolyzer is its ability to use solid, liquid, and gaseous reductant feed in the liquid-metal anode to reduce the oxygen chemical potential and drive the reaction for hydrogen production. In this study, an electrochemical process model for a SOM electrolyzer was developed. The condition of the liquid-metal anode with reductant was simulated by bubbling humidified hydrogen (3 pct H₂O) in the liquid metal, and the electrochemical performance of the SOM electrolyzer was modeled. The experimental data were curve-fitted into the model to identify the various polarization losses. It showed that the performance of the SOM electrolyzer was dominated by the ohmic resistance of the YSZ membrane. Based on the results of this study, future work is needed toward increasing the performance efficiency of the SOM electrolyzer.