熔盐电解制备Mg-Ce中间合金电化学过程研究

1

作者 宋智涛 赵佳 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2024年第3期108-114,共7页

通过循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和开路计时电位法(OCP)研究了温度为973 K时KCl-NaCl-CeCl_(3)-MgCl_(2)四元熔盐体系中Mg(Ⅱ)和Ce(Ⅲ)在钨电极上的电化学行为以及合金化过程。根据电化学分析的结果,以钨丝为工作电极,石墨棒为辅... 通过循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和开路计时电位法(OCP)研究了温度为973 K时KCl-NaCl-CeCl_(3)-MgCl_(2)四元熔盐体系中Mg(Ⅱ)和Ce(Ⅲ)在钨电极上的电化学行为以及合金化过程。根据电化学分析的结果,以钨丝为工作电极,石墨棒为辅助电极,于-2.1 V(vs.Ag AgCl)恒电位电解12 h制取Mg-Ce合金。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对电解所得合金的组成以及元素分布进行表征,结果表明合金的基底相为Mg_(17)Ce_(2),第二相为Mg_(3) Ce。 展开更多

关键词 镁铈合金 电化学共沉积 KCl-NaCl熔盐 金属间化合物

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LiCl-KCl-MgCl_(2)熔盐体系中Li-Mg共沉积机理研究

2

作者 张远景 刘兆庭 +1 位作者 朱实贵 路贵民 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第3期311-317,共7页

Li-Mg合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景,熔盐电解法制备Li-Mg合金极具优势。本文采用三电极体系研究了Mg2+在LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg共沉积机理,探究了MgCl_(2)浓度对电解共沉积Li... Li-Mg合金作为锂电池负极材料在新能源领域中具有广阔的应用前景,熔盐电解法制备Li-Mg合金极具优势。本文采用三电极体系研究了Mg2+在LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体中钨电极上的电化学行为及Li-Mg共沉积机理,探究了MgCl_(2)浓度对电解共沉积Li-Mg的影响。方波伏安法与计时电流法实验结果表明:Mg2+在钨电极上一步两电子还原为金属Mg,属于瞬时成核过程,不受温度的影响。计时电位法实验结果表明:随着MgCl_(2)浓度的增加,LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体电解共沉积Li-Mg所需的阴极电流密度逐渐增大。当LiCl-KCl-MgCl_(2)熔体中MgCl_(2)浓度为5%时,实现Li-Mg共沉积的最小阴极电流密度为0.287 A/cm^(2)。恒电流电解结果表明:当MgCl_(2)浓度≤5%时,Li-Mg产品中金属Mg含量随着熔体中MgCl_(2)浓度的增加而增大,当MgCl_(2)浓度达到10%时,电解仅得到金属Mg。 展开更多

关键词 熔盐电解 Li-Mg共沉积 电化学 MgCl_(2)浓度

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基于电热场平衡锂电解强化研究 被引量：4

3

作者 李文英 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2021年第7期34-41,共8页

利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进... 利用有限元法建立了三维锂电解槽电热场仿真模型,考察了电解槽结构参数对电热场的影响。结果表明,缩短阴阳极间距(ACD),增加阳极半径(Ar)、阴极厚度(Ct)及阴极高度(Ch)均可以在保持能量平衡的前提下提高电解槽的电流强度。对上述参数进行无量纲化研究,得到了方程:CI=30000×(ACD/40)^(^(-0.24519))×(Ar/150)^(0.79291)×(Ct/225)^(0.09835)×(Ch/700)^(0.37953),对于电解槽的放大设计,可以根据上述方程,不对电解槽进行复杂的建模计算,进而节省资源,提高效率。 展开更多

关键词 锂电解 电热场 极间距(ACD) 阳极半径(Ar) 阴极厚度(Ct) 阴极高度(Ch)

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氯化物熔盐电解槽电热场模拟分析 被引量：1

4

作者 杨钰 冯泰熙 +1 位作者 叶祥 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2023年第10期32-41,共10页

氯化物熔盐电解槽在电解过程中受温度影响很大,有必要对电解槽中的电热场进行分析计算。利用COMSOL软件建立三维氯化物熔盐电解槽电热场模型,得到槽内电势和温度分布,分析电解槽的热平衡,在热平衡的基础上,计算电解槽结构参数对电热场... 氯化物熔盐电解槽在电解过程中受温度影响很大,有必要对电解槽中的电热场进行分析计算。利用COMSOL软件建立三维氯化物熔盐电解槽电热场模型,得到槽内电势和温度分布,分析电解槽的热平衡,在热平衡的基础上,计算电解槽结构参数对电热场的影响,并推导出放大方程。计算表明,缩短阴阳极间距,增大阴极高度、阴极半径、阳极半径及电解质液面高度可以在热平衡的条件下提高电流强度,依据无因次关系式可进行结构优化设计或电解槽放大设计而不需要复杂的建模,可以节省计算资源。 展开更多

关键词 氯化物熔盐 电解槽 数值模拟

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氯化物熔盐电解槽磁场模拟

5

作者 叶祥 刘倩 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2023年第11期33-50,共18页

氯化物熔盐电解槽内部磁场的稳定对电流效率的提升非常重要。以50 kA氯化物熔盐电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立电解槽三维电磁场模型,模拟了50 kA电解槽不同平面x、y、z三个方向的磁场强度和电磁力分布特点,重点研究工艺参... 氯化物熔盐电解槽内部磁场的稳定对电流效率的提升非常重要。以50 kA氯化物熔盐电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立电解槽三维电磁场模型,模拟了50 kA电解槽不同平面x、y、z三个方向的磁场强度和电磁力分布特点,重点研究工艺参数对磁场强度和电磁力分布的影响。结果表明,电流增加,每个平面的磁场强度和电磁力均增加,且增幅相同;降低极距、增加电解质液面高度、增加阳极半径均会使磁场强度最大值和电磁力最大值增加。 展开更多

关键词 氯化物熔盐 电解槽 磁场 数值模拟

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氯化物熔盐电解槽结构优化

6

作者 杨钰 冯泰熙 +1 位作者 叶祥 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2023年第12期24-31,共8页

以电热场为基础进行了氯化物熔盐电解槽结构优化,以热平衡为前提得出的电流强度与阴阳极间距、阴极插入深度、阳极半径、阴极半径、电解质液面高度五个因素之间的关系,利用二次回归正交设计的方法,设计了不同的氯化物熔盐电解槽结构参... 以电热场为基础进行了氯化物熔盐电解槽结构优化,以热平衡为前提得出的电流强度与阴阳极间距、阴极插入深度、阳极半径、阴极半径、电解质液面高度五个因素之间的关系,利用二次回归正交设计的方法,设计了不同的氯化物熔盐电解槽结构参数组合,得出了电流强度与各结构参数之间的无因次方程,优化设计了电流效率最高、能耗最低的电解槽模型。 展开更多

关键词 氯化物 熔盐电解 电解槽 结构优化

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NaCl-KCl-CaCl2熔盐体系中Mg^2+在Mo电极上的阴极过程 被引量：3

7

作者 刘兆庭 路贵民 于建国 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2018年第12期27-32,共6页

采用钼电极,在973K的温度下,研究了MgCl2在三元NaCl-KCl-CaCl2熔融氯化物混合物中的电化学行为。采用方波伏安法(SWV)、循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)和计时电位法(CP)研究Mg^(2+)在钼电极上的反应过程。结果表明,Mg^(2+)在钼电极上... 采用钼电极,在973K的温度下,研究了MgCl2在三元NaCl-KCl-CaCl2熔融氯化物混合物中的电化学行为。采用方波伏安法(SWV)、循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)和计时电位法(CP)研究Mg^(2+)在钼电极上的反应过程。结果表明,Mg^(2+)在钼电极上发生一步还原反应(Mg^(2+)+2e=Mg),是由扩散控制的可逆反应,镁在钼电极上的成核过程是瞬时成核,这与半球核的形成和生长机制是一致的。通过CV、CP和CA在973K的不同方法计算的Mg^(2+)扩散系数分别为1.09×10-5、1.24×10-5和3.23×10-5 cm2/s。在给定电位下阴极沉积产物为金属镁。 展开更多

关键词 熔盐 镁 阴极过程 扩散系数 成核机理

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锂电解槽多物理场耦合模拟 被引量：6

8

作者 吴荔荔 李文英 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2021年第12期42-50,共9页

基于对30kA电解槽流场、电磁场、电热场的研究,利用得到的电流强度与结构参数的关系,对40kA电解槽进行结构参数优化,得到最优40kA电解槽槽型。经电—热—磁—流场耦合研究,对比30kA电解槽流场、电磁场、电热场分布。结果表明,优化后的4... 基于对30kA电解槽流场、电磁场、电热场的研究,利用得到的电流强度与结构参数的关系,对40kA电解槽进行结构参数优化,得到最优40kA电解槽槽型。经电—热—磁—流场耦合研究,对比30kA电解槽流场、电磁场、电热场分布。结果表明,优化后的40kA电解槽电阻电压降低了0.33V,电解槽中电解液温度分布变化并不明显,磁场强度的增幅均在10%以内,流场分布中涡流范围有所减少。在能量平衡条件下,40kA电解槽磁流场分布相对30kA电解槽更加稳定。 展开更多

关键词 锂电解槽 多物理场 数值模拟

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锂电解槽极间通道内两相流场数值模拟 被引量：2

9

作者 李文英 吴荔荔 路贵民 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2084-2103,共20页

通过建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流二维模型,使用标准k-ε两方程模型耦合欧拉-欧拉模型求解不同极间通道内电解质速度与体积分数分布,研究电流密度均匀和不均匀分布对气体分率与液相速度的影响。结果表明:均匀模型的体积分数和液... 通过建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流二维模型,使用标准k-ε两方程模型耦合欧拉-欧拉模型求解不同极间通道内电解质速度与体积分数分布,研究电流密度均匀和不均匀分布对气体分率与液相速度的影响。结果表明:均匀模型的体积分数和液相速度均大于非均匀模型;对不同结构和操作参数的分析发现,缩短极距能够降低体积分数,使侧面极间通道内电解质速度增加,中间极间通道内速度下降;增大阳极半径,体积分数与液相速度均下降;增加电解质液面高度对两者的影响不大,增大电流则会使两者增加。 展开更多

关键词 锂电解槽 极间通道 气液两相流 数值模拟

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大型锂电解槽流场分析 被引量：2

10

作者 吴荔荔 李文英 路贵民 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2022年第10期48-57,共10页

锂电解槽相比于镁、铝电解槽电流小,产量低,随着市场对金属锂的需求逐年上升,开发设计大电流锂电解槽可以为工业实际运用提供参考。以大电流锂电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流模型,采用Euler-E... 锂电解槽相比于镁、铝电解槽电流小,产量低,随着市场对金属锂的需求逐年上升,开发设计大电流锂电解槽可以为工业实际运用提供参考。以大电流锂电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立锂电解槽电解质-氯气气液两相流模型,采用Euler-Euler两相流模型并耦合k-ε模型用于求解电解液速度,分析了槽内电势、电流密度及流场分布规律。结果表明,电解槽内的极间空间顶部皆存回流情况,越靠近电解槽内部,回流现象越明显;电解槽内壁处湍流黏度较高,涡流强度大;每对电极对应的电解质循环具有明显的界限,随着阴阳极对靠近电解槽内壁面数增加,电解液循环效果越好。 展开更多

关键词 数值模拟 锂电解槽 槽型设计

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多种针状焦特性的评价和对比研究

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作者 吴枭 刘清钰 路贵民 《炭素技术》 CAS 北大核心 2022年第1期17-22,共6页

随着电炉炼钢技术的不断发展,石墨电极及其原料针状焦的市场需求量也在逐步提升。针状焦的质量直接影响石墨电极的性能,从众多厂家中选择合适的针状焦非常重要。实验使用国内外4种不同针状焦A、B、C、D来制备石墨产品,采用X射线衍射法... 随着电炉炼钢技术的不断发展,石墨电极及其原料针状焦的市场需求量也在逐步提升。针状焦的质量直接影响石墨电极的性能,从众多厂家中选择合适的针状焦非常重要。实验使用国内外4种不同针状焦A、B、C、D来制备石墨产品,采用X射线衍射法、拉曼光谱法和扫描电子显微镜进行表征,通过产品的体积密度、电阻率、抗压强度和抗折强度评价分析针状焦的特性。结果表明在本实验条件下,针状焦C的特性最佳,相应的石墨产品体积密度1.640 g/cm^(3),电阻率13.44μΩ·m,抗压强度23.5 MPa,抗折强度10.3 MPa。基于实验过程中各针状焦表现出来的特点,提出合理使用针状焦的建议。 展开更多

关键词 石墨 针状焦 电炉炼钢

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