惰性阳极

摘要： 月球是太空探测活动研究最多的星球,是外星资源利用和生命探索的研究对象,月壤中有丰富的长石、钛铁矿和克里普岩等,利用现有的冶金技术可从中提取金属和氧气.本文总结热还原、高温分解、熔盐电解、湿法冶金和生物冶金等技术处理月壤提取金属和制备氧气的研究进展,分析各种方法的优势和短处,总结了未来月球冶金需要解决的技术难题和发展方向.结合已有的工作,提出铝热还原-惰性阳极熔盐电解法,在氟化物熔盐中溶解月壤和金属铝,使二者在熔盐介质中进行还原反应,并用惰性阳极电解,从月壤中提取到金属和制备氧气.通过处理明尼苏达大学月壤仿真样MLS-1和东北大学月壤仿真样NEU-1,获得Al-Si-Ti-Fe合金、金属铝和氧气,验证了方法的可行性.

摘要： 采用恒电流和动电位极化技术研究经预氧化的和未经预氧化的Cu-Al基阳极(Cu-10Al和Cu-9.8Al-2Mn)在KF-AlF_(3)-Al_(2)O_(3)熔体中的阳极行为。将合金在700°C下进行短时间(8 h)氧化,然后在800°C下施以0.4 A/cm^(2)的电流密度进行1 h恒电流极化。测定扫描速率为0.01 V/s的动电位曲线。对在阳极表面冻结的熔体样品进行XRD分析,并在实验后对阳极进行SEM分析,以研究合金表面形成的氧化皮的物相。所有阳极材料的稳态电位都在2.30~2.50 V(vs Al/AlF_(3))范围内。根据动电位极化获得的数据计算阳极的腐蚀速率。结果表明,经预氧化的阳极比未经预氧化的阳极具有更低的腐蚀速率。

摘要： 中国提出了努力到2060年实现碳中和目标,这对中国铝工业提出了巨大的挑战。本文总结分析了适用于铝工业碳中和目标的三种主要技术,分别为:惰性阳极电解槽技术、风光电智能铝电解槽技术和碳捕集封存转化技术等。分析结果表明,上述三种技术与智能电网技术相结合,通过系统碳减排,可实现铝工业碳中和的目标。

摘要： 惰性阳极铝电解技术是未来铝工业持续低碳化发展并实现碳中和目标的关键技术,近年来,惰性阳极材料的研究取得了长足进展,为其工业化应用的突破性进展创造了条件.本文通过综述铝电解惰性阳极材料近期研究进展,重点关注合金阳极表面耐蚀层的生长机制、金属陶瓷组成与结构优化及阳极材料综合性能提升等研究方向,系统对比了现有惰性阳极材料的导电性及耐蚀性能,并对其未来发展趋势做出展望.

摘要： 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.

摘要： 近日,En+集团表示,其俄铝在Krasnoyarsk铝冶炼厂(KrAZ)生产出了世界上碳含量最低的铝,取得了行业的“重大突破”。这项“革命性技术”涉及惰性阳极,采用惰性的非消耗性材料(由陶瓷或合金制成)取代标准的碳阳极,大大减少了冶炼过程中的排放。与全行业平均排放量相比,使用惰性阳极生产的金属铝可降低85%的碳足迹。

摘要： 铬酸镧(LaCrO3)陶瓷材料在高温热电和固体氧化物燃料电池(SOFC)等领域具有广泛的应用价值,然而其烧结性能差、导电率低等不足却限制了LaCrO3陶瓷的高性能应用.针对上述问题,采用放电等离子烧结(SPS)方式制备致密的LaCrO3块体.同时,通过A位掺杂Ru元素,以期实现高电导率的掺杂态铬酸镧(La1-xRuxCrO3)致密陶瓷.所得样品的X射线衍射(XRD)及扫描电子显微(SEM)分析结果表明,无论A位Ru元素含量多少(x=0 ～ 0.25,x为Ru的原子含量),SPS所得样品均为单相钙钛矿结构,且具有较高的致密度.此外,高温电导率测试结果显示,掺杂态La1-xRuxCrO3的电导率随着温度和Ru掺杂量的增加而增加.同时,掺杂前后La1-xRuxCrO3导电性均满足Arrhenius公式,且掺杂态La1-xRuxCrO3陶瓷的电导活化能明显低于未掺杂的LaCrO3陶瓷.随后,将La1-xRuxCrO3置于800°C熔融CaCl2熔体中,研究其作为熔盐电解用惰性阳极材料的可行性.结果显示,掺杂态La1-xRuxCrO3具有较高的抗熔盐化学腐蚀性,然而其抗热振性较差,电解之后出现明显的表层机械脱落现象.上述结果表明,掺杂态La1-xRuxCrO3具备作为惰性析氧阳极材料的化学稳定性,然而需要进一步提高其热稳定性才能适用于熔盐电解用惰性阳极.

摘要： 近日,全球领先的铝生产商俄罗斯铝业公司宣布,已开始对一种使用惰性阳极的工业电解槽进行测试,该电解槽具有改进的设计和创纪录的低碳足迹。作为创新无碳铝电解槽技术发展的下一步,新的试点模式将取代俄罗斯铝业已经在测试的惰性阳极铝电解槽。

摘要： 当前,铝电解工艺采用的是霍尔一埃鲁特法工艺,电解过程中炭素阳极参与电极反应释放出CO2,因此,存在着温室气体排放、优质炭素资源消耗等诸多问题,研究结果表明,开发新型惰性阳极以替代传统炭素阳极是解决上述问题的有效途径.NiFe2O4尖晶石型陶瓷材料因其具有良好的化学稳定性、耐冰晶石熔盐腐蚀性和热膨胀系数低等特性,是铝电解惰性阳极的首选材料之一.因此,NiFe2O4尖晶石基铝电解惰性阳极一直是各国学者的研究热点.本文综述了最近几年惰性阳极在制备、腐蚀性研究、电导率研究及力学性能研究方面取得的进展.其中,以东北大学教育部先进材料制备中心为主.

摘要： 传统Hall-Héroult铝电解槽由于采用消耗式炭素阳极而在能耗、炭耗、成本和环境污染等方面存在着不同程度的问题.因惰性阳极能够较好地克服以上问题而成为铝业界的研究重点和热点.本文综述了近年来氧化物陶瓷阳极、金属合金阳极及金属陶瓷复合阳极的研究进程和发展方向.总之，金属陶瓷型惰性阳极在拥有良好耐腐蚀性的基础上，兼顾导电性和力学性能，相对金属阳极和氧化物陶瓷阳极有着更多的优势，近年来获得了极大的关注。从发展趋势来看，金属陶瓷型惰性阳极将得到更多研究者的认可。

摘要： 本论文综述了近年来取得显著进展的两种惰性阳极材料体系:铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极体系和合金阳极体系.以铁酸镍尖晶石为基础的金属陶瓷惰性阳极材料具有优越的抗腐蚀性能,但其工业化面临的问题相对较多.合金阳极具有优良的导电性和力学性能,适于加工成型和制备复杂形状,但耐高温熔盐腐蚀性能差.惰性阳极与可湿润性阴极的综合应用,结合低温铝电解技术的发展,必将加快铝工业革命的步伐,促进铝电解工业的绿色可持续发展.

摘要： 传统的 Hall-Héroult法生产原铝过程，电能利用率低且排放大量的温室气体CO2和全氟碳化物，研究开发铝电解绿色环保的新工艺成为人们研究的热点。采用惰性阳极进行铝电解可以避免传统工艺的不足，其中合金阳极由于具有良好的导热导电性、优异的抗热震性能等特点成为惰性阳极中被寄予很大希望的一类电极。合金阳极大体上可分为Ni基、Cu基和Fe基。由于Cu-Al合金阳极向电解体系引入新杂质相少，被认为是比较有希望的Cu基合金阳极。但目前合金阳极耐腐蚀性能较差，很难满足工业生产要求，研究合金阳极的腐蚀机理，对提高合金阳极的耐腐蚀性能具有重要意义。本论文中我们对Cu-Al合金阳极的电解过程及电化学过程进行研究，探讨合金阳极的腐蚀机理，为开发适合铝电解用合金阳极提供理论依据。

摘要： 工业生产铝以及最近发展起来的FFC剑桥工艺都是使用碳（石墨）阳极在高温融盐中电解氧化物。电解过程中，阴极得到金属，而氧离子在碳阳极上反应生成温室气体CO2和有毒气体CO，并消耗碳阳极。因此，寻找更为有效的非损耗型的阳极来替代石墨阳极是长期以来熔盐电解氧化物研究的重点，以满足现代工业在环保、节能等多方面的要求。在熔盐电化学氧化-原反应中，对那些本身呈化学惰性，不消耗，且具有若干特殊性能的电极，可统称为惰性电极。在熔盐电解氧化物过程中，如果采用惰性阳极，相应的反应是释放氧气，这是非常吸引人的。迄今为止，惰性阳极材料的研究主要集中在合金、陶瓷以及金属-陶瓷复合材料等。合金和金属-陶瓷阳极的致命弱点是不能在阳极表面形成动态致密氧化膜以提高其耐蚀性；只有陶瓷阳极能保持对阳极气体(氧气)稳定，被认为是最有潜力的惰性阳极材料之一。由于高温氯化物熔盐电解用的惰性阳极很少有文献报道，本文选取一系列陶瓷材料在CaCl2熔盐中进行了可行性研究。

摘要： 采用粉末烧结法制备了NiFe2O4+CO3O4惰性阳极材料,XRD分析、SEM观察与烧结程度、体积密度测量均表明CO3O4具有助烧和致密化作用,但添加量大于3﹪后此作用减小。发现Fe、Ni和Co元素大都相互分散、均匀分布在试样材料显微结构组织中,CO3O4能够在晶相颗粒级水平上与基体镍铁尖晶石相均匀、紧密结合。初步认为CO3O4助烧和致密化作用可能与Co进入NiFe2O4晶格,并取代部分三价铁产生部分空位缺陷而活化晶格有关;但其反应动力学和物理改性机制尚需进一步研究探讨。

摘要： 以石油焦碳素材料为基体,在表面渗硅形成一层一定厚度的碳化硅涂层,制备一种新型铝电解用惰性阳极.研究了材料的高温氧化性能,耐腐蚀性能,测定了试样高温下的电导率.结果表明,碳化硅涂层阳极具有耐高温氧化和抗冰晶石熔盐腐蚀的良好性能,氧化动力学曲线呈现典型的惰性氧化抛物线规律;熔盐腐蚀主要发生在25h前;导电性能良好,随温度的升高电导率增大,具有半导体的导电性能,测得850°C时试样电导率为102S/cm.

摘要： 以NiO和Fe2O3粉为原料,添加氧化物Co3O4,用粉末冶金法制备了铝电解用镍铁尖晶石型惰性阳极材料,研究了Co3O4对其微观形貌、密度和高温导电性的影响.结果表明,Co3O4对基体材料有明显助烧结作用,能够提高阳极材料密度和改善阳极高温导电性。XRD和扫描电镜显微研究表明添加的Co3O4有效作用和最佳添加量受其在显微组织区域的容量制约.

摘要： 空气气氛和氮气气氛下1300°C烧结制备了NiFe2O4陶瓷惰性阳极，并进行960°C的铝电解实验。通过分析检测烧结后样品的显微结构和物相组成以及电解试样的表层形貌与成分，研究烧结气氛对NiFe2O4陶瓷相对密度、导电性能和熔盐腐蚀行为的影响。研究发现：氮气气氛下烧结的NiFe2O4陶瓷的性能与空气气氛下烧结的样品相比明显提高，其中相对密度增加了10.8％，960°C时的电导率从1.90S/cm增加到23.52 S/cm，由于致密保护层的形成材料的耐腐蚀性能也得到显著改善。

摘要： 采用镍铁尖晶石基金属陶瓷材料制作铝电解的惰性阳极耐腐蚀性能很好，但是，由于这种阳极抗热震性低和抗冲击韧性低，在铝电解过程中易碎裂。为了提高镍铁尖晶石基金属陶瓷材料的强韧性，本文研究了先合成镍铁尖晶石，破碎以后筛分成不同粒度，再进行不同粒度颗粒配比，提高材料韧性和强度；研究添加碳纤维对镍铁尖晶石基金属陶瓷的增韧作用；研究添加镍铁尖晶石纳米粉对镍铁尖晶石基金属陶瓷的增强增韧作用。由于强韧性提高，用镍铁尖晶石基金属陶瓷材料制作的铝电解惰性阳极可以满足铝电解工艺要求

摘要： 本发明的目的是一种用于制造块状部件的方法，该部件用于形成全部或者部分的熔融浴电解生产铝用阳极，所述部件包含由至少一种金属氧化物如具有尖晶石结构的混合氧化物以及至少一种金属相形成的金属陶瓷，其中使用在其化学结构中包含阳离子形式的金属R的混合氧化物，所述金属R在该制造方法的过程中可以通过还原操作完全或者部分地还原，以便形成全部或者部分的所述金属相。本发明的方法使得可以获得金属相包括均匀分布的细金属颗粒的金属陶瓷。

摘要： 本发明涉及一种环境友好技术(EFT，Environment Friendly Technology)的惰性复合电极的电极板，尤其是惰性复合电极的阳极板，该电极板的制备方法及其应用。使用本发明的电极板，处理后污水可以达标排放，而且电极板的使用寿命大大延长。

摘要： 本发明的目的是一种用于制造块状部件的方法，该部件用于形成全部或者部分的熔融浴电解生产铝用阳极，所述部件包含由至少一种金属氧化物如具有尖晶石结构的混合氧化物以及至少一种金属相形成的金属陶瓷，其中使用在其化学结构中包含阳离子形式的金属R的混合氧化物，所述金属R在该制造方法的过程中可以通过还原操作完全或者部分地还原，以便形成全部或者部分的所述金属相。本发明的方法使得可以获得金属相包括均匀分布的细金属颗粒的金属陶瓷。

摘要： 本实用新型涉及一种环境友好技术(EFT，Environment FriendlyTechnology)的EFT惰性复合电极的阳极板及包含该阳极板的电解设备，该阳极板包括多层结构，其至少由内层的活性金属层，以及在所述活性金属两侧的石墨层的三层结构组成。使用本实用新型的阳极板，处理后污水可以达标排放，而且阳极板的使用寿命大大延长。

摘要： 本发明提供一种铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备工艺，包括如下步骤：A）将铝放入反应器中，抽真空后通入惰性气体，往反应器中加入干燥的氟硼酸盐和氟钛酸盐混合物，反应生成硼化钛和冰晶石，分离得到硼化钛；B）将得到的硼化钛与碳素材料熔融，捣固到碳素阴极表面，经烧结后形成铝电解用惰性阴极涂层材料；或将得到的硼化钛与碳素材料混合均匀后，高压成型，经高温烧结后形成铝电解用惰性阳极材料。本发明具有制备工艺简单，无需苛刻反应条件，且反应产物得率高，用于铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备，具有良好的抗腐蚀性能、优良的导电性能以及抗热冲击性能，其牢固度也能满足工业使用要求。

摘要： 一种铝电解用的复合合金惰性阳极，该铝电解用的复合合金惰性阳极的基体组成为(x)A(y)B，其中x为A的质量百分比含量，y为B的质量百分比含量，x为40～100％，y为0～60％；A由Cu、Ni、Fe、Co、Al、Mn、W、Cr、Ti、Sn和Zn中的单一或多种元素组成，B由Mo、Pd、Ag、Cd、Au、Pt、Sb、Mg、Ir、Bi、Pb、Si、N、C及稀土元素中的单一或多种元素组成。在基体上包覆着致密保护膜，该致密保护膜为氧化薄膜和/或渗层。电解过程中采用复合合金惰性阳极不仅可以解决陶瓷类阳极导电性能及抗热震性能差的问题，而且较单一合金阳极具有更好的耐腐蚀性能。另外，该复合合金惰性阳极特别适合在低温铝电解体系中应用，也可在稀土、Mg等熔盐电解冶金领域。

摘要： 本发明提供一种铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备工艺，包括如下步骤：步骤A:将铝放入反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至700-800°C，往反应器中加入干燥的氟硼酸盐和氟锆酸盐混合物，快速搅拌，反应4-6h，将上层熔融的液体抽出，下层得到为硼化锆；步骤B:将得到的硼化锆与碳素材料熔融，捣固到碳素阴极表面，经烧结后形成铝电解用惰性阴极涂层材料；或将得到的硼化锆与碳素材料混合均匀后，在1000MPa的压强下成型，经2000°C下烧结后形成铝电解用惰性阳极材料。本发明具有制备工艺简单，无需苛刻反应条件，且反应产物得率高，用于铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备要求。

摘要： 本发明提供一种铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备工艺，包括如下步骤：A）将铝放入反应器中，抽真空后通入惰性气体，往反应器中加入干燥的氟硼酸盐和氟钛酸盐混合物，反应生成硼化钛和冰晶石，分离得到硼化钛；B）将得到的硼化钛与碳素材料熔融，捣固到碳素阴极表面，经烧结后形成铝电解用惰性阴极涂层材料；或将得到的硼化钛与碳素材料混合均匀后，高压成型，经高温烧结后形成铝电解用惰性阳极材料。本发明具有制备工艺简单，无需苛刻反应条件，且反应产物得率高，用于铝电解用惰性阳极材料或惰性阴极涂层材料的制备，具有良好的抗腐蚀性能、优良的导电性能以及抗热冲击性能，其牢固度也能满足工业使用要求。

摘要： 一种铝电解用的复合合金惰性阳极，该铝电解用的复合合金惰性阳极的基体组成为(x)A(y)B，其中x为A的质量百分比含量，y为B的质量百分比含量，x为40～100％，y为0～60％；A由Cu、Ni、Fe、Co、Al、Mn、W、Cr、Ti、Sn和Zn中的单一或多种元素组成，B由Mo、Pd、Ag、Cd、Au、Pt、Sb、Mg、Ir、Bi、Pb、Si、N、C及稀土元素中的单一或多种元素组成。在基体上包覆着致密保护膜，该致密保护膜为氧化薄膜和/或渗层。电解过程中采用复合合金惰性阳极不仅可以解决陶瓷类阳极导电性能及抗热震性能差的问题，而且较单一合金阳极具有更好的耐腐蚀性能。另外，该复合合金惰性阳极特别适合在低温铝电解体系中应用，也可在稀土、Mg等熔盐电解冶金领域。

摘要： 本发明涉及在铝电解工业领域，涉及一种利用放电等离子烧结的方式制备复合材料金属陶瓷惰性阳极及其制备工艺。本发明适用于温度800°C及以下的电解质体系。在铝电解的过程中该惰性电极作为阳极，表面会生成氧气，从而达到消除温室效应气体CO2排放的目的，符合当下保护环境的宗旨。本发明通过使用NiO‑Fe2O3‑FeAl作为原料体系，使用放电等离子法进行烧结，初步成型后在高温环境中进行氧化，最后阳极样品内部颗粒会形成镍铁尖晶石，而颗粒表面会形成三氧化二铝的氧化层，样品表面也会形成氧化物的保护层，从而呈现出较好的抗冰晶石熔盐腐蚀性能和抗高温氧化性能，且导电性较好。