熔盐电解法氧离子在氯化钙熔盐中的扩散动力学研究

以分子模拟为基础,构建了O~(2-)/CaCl_2的全原子模型,以Born-Mayer-Huggins(BMH)势函数对体系进行描述,研究了O~(2-)在CaCl_2熔盐中的扩散动力学行为。结果表明:1073K时O~(2-)扩散系数为2.01×10~(-5)cm~2/s,与Ferro经验公式的计算值一致;同时发现温度与O~(2-)的扩散系数呈正相关关系,当温度为1473 K时,O~(2-)扩散系数提高到5.66×10~(-5)cm~2/s;拟合得到O~(2-)在CaCl_2熔盐中的扩散活化能为15.6kJ/mol。在微观结构方面,由于静电吸引的作用,熔盐中Ca~(2+)会在O~(2-)周围形成正电配位层,并束缚了O~(2-)的扩散;O~(2-)从形成的Ca~(2+)配位层中逸出需要越过的能垒约为1.7J。本文不仅揭示了O~(2-)在CaCl_2熔盐中的扩散动力学行为,也为计算机模拟研究改良熔盐配方提供基础。