熔盐电化学及其应用

一引言熔盐电化学在理论和实际方面都具有重要的意义。熔盐的电化学性质和用电化学法得出的物理化学性质在了解熔盐特性和研究熔体结构方面提供了有益的资料;它们对建立结构模型和发展熔盐溶液理论起着特别重要的作用。在生产实践中许多稀有金属的电解制备,高熔点金属的电解精炼,熔盐渗镀和电镀以及熔盐的电化分析等均与熔盐电化学有密切关系。此外,高温燃料电池的研究和原子能工业的发展也要求对熔盐的电化学性质和其他物理化学性质进行更多的了解。熔盐电化学的研究在本世纪初已经开     

钛在溴化物熔盐中的电化学研究

一、引言最近由于溴化物熔盐可能成为制备、精炼,再生难熔金属和研究熔盐本性的熔体,因此已有溴化物熔盐的工作发表,金属钛在氯化物熔盐中的电化学研究范围较广,而溴化物熔盐的研究极少,本文就钛在溴化物熔盐中的电极电势以及Ti—Ti~( )—Ti~( )之间的平衡等方面进行了研究,并对有关的热力学性质进行了讨论。     

熔盐溶液理论及其应用

熔盐物理化学的研究远在本世杞初期即已开始。近十几年来,熔盐在生产技术上的应用日盆广泛。应用熔盐电解的炼铝工业,也已发展到年产数百万吨的巨大规模。许多稀有金属,如鲤、铍、铌、钽、铀等均应用熔盐电解生产。在原子能技术中,熔盐被用作原子堆的载热剂和核燃料加工的介质。此外,直用熔盐作为金属材料热处理的加热介质、有色金属熔化用的熔剂以及熔盐渗镀用的介质,也有一定的前途。由于生产发展的     

二元熔盐溶液的量纲分析

近年来,有人引用量纲分析于熔盐物理化学,总结了熔盐熔点和表面张力的规律,还有人讨论了熔盐相图的相似性。在本文中,我们将量纲分析应用于二元熔盐溶液,总结其结构和热力学性质的关系。这一方法也可应用于多元系。在多元系中应用的结果,今后将另文报导。 1、A_nB_m—A_n′Cm′系静电混合能的相似判据设有A_nB_m—A_n′Cm′系,其混合能主要是静电混合能,且为离子半径的函数: △E=f″(γA,γB,γC) (1) 或f′(△E,γA,γB,γC)=0(2) 因价型固定,电子电荷为常数,静电能z_1z_2e~2/γ的电荷量纲可不考虑,仅考虑长度量     

NaAlCl_4和Na_2Al_2Cl_8的分子动力学模拟

近年来,用分子动力学方法研究液体、气体的热力学、动力学性质的工作十分活跃.我们用分子动力学方法对熔盐蒸汽中存在的NaAlCl_4和二聚分子Na_2Al_2Cl_8作了计算机模拟研究.采用Schonfield 公式     

面向碳中和的高温熔盐电化学技术

高温熔盐电化学反应具有反应动力学快、选择性好的优点,可用于能源存储与转换、金属材料的提取和纯化、二氧化碳的捕集和转化利用、退役金属材料的循环利用等领域,利用清洁电能驱动的高温熔盐电解技术可实现从源头、过程和末端全流程降碳减排.本文简要回顾了近20年来武汉大学在高温熔盐电化学方向的主要研究工作,包括熔盐电解固态化合物冶金(低碳提取)、熔盐捕集-电解转化CO₂(碳捕集与转化)、熔盐电化学制备功能材料(材料低碳制备)、熔盐电解回收能源金属材料(低碳绿色循环)和高温电解器关键材料(析氧阳极),形成了固态化合物还原反应动力学“三相界线”理论,丰富了高温惰性合金析氧阳极选材数据库,揭示了阳极氧化膜稳定服役机制,发明了熔盐电化学阳极氧化冶金新方法,提出了“熔盐电解质酸碱性-电极反应调控”新策略,并为新能源产业可持续发展所需的“前端原材料清洁提取”和“末端退役能源材料回收利用”提供新方法和新技术.以此为线索,评述了面向碳中和的高温熔盐电化学所面临的机遇与挑战,讨论了高温熔盐电解基础理论和应用技术的发展趋势,展望了清洁电能驱动的熔盐电解技术在实现碳达峰、碳中和目标中的潜在贡献.     

硝酸盐和硫酸盐的熔盐相图中间化合物的形成规律

硝酸熔盐是若干用作传热介质或用于金属材料热处理的低熔点熔盐混合物的组分,硫酸熔盐与钢的高温腐蚀有关.因此硝酸和硫酸的熔盐相图为许多冶金学家所关注.本文用模式识别中的主成分分析(PCA)方法、人工神经网络方法总结这类熔盐相图中间化合物的形成规律和形成判据.     

Al_2~+和Al_3~+的量子化学从头计算研究

金属铝在冰晶石熔盐中有一定的溶解度。在铝电解生产过程中,金属铝部分溶入熔盐扩散至阳极氧化损失,是电流效率下降的主要原因。金属铝在冰晶石熔盐中的存在状态,迄今为止众说纷纭。我们用Monte Carlo法对冰晶石熔体结构作了计算机模拟,根据模拟结果构筑量子化学计算用模型,将Al原子“置”入熔盐模型的空穴中,用量子化学EHMO方法研究     

CeCl_3-AgCl-KCl和CeCl_3-KCl熔体中的活度

熔盐体系中的活度通常用可逆化学电池直接测定,但是当构成熔盐的金属的电负性相近或金属与熔盐发生相互作用时,则较难利用这种方法得出。在这种情况下,按Darken,利用三元系活度的测定可以克服上述困难,求得二元系的活度。这种方法在     

Cu~(2+)离子的量子化学计算

在以前的研究中,我们通过量子化学计算或二次离子质谱实验,论证了碱金属、碱土金属、铝、锌和稀土金属在其卤化物熔盐或氧化物熔渣中溶解的机理,认为有Me_(?)~+一类原子簇离子形成。为了探讨Cu族元素在熔盐     

塔式太阳能熔盐腔体吸热器一体化光热耦合模拟研究

首先采用蒙特卡罗光线追迹与杰勃哈特方法结合的混合光学模拟方法对塔式聚光集热系统中太阳辐射传播的全过程进行了完整描述,准确获得了全镜场条件下吸热表面非均匀的能流分布.在此基础上对熔盐腔体吸热器进行了一体化光热耦合模拟,重点分析了非均匀能流分布条件下熔盐流动布置方式对吸热性能的影响,同时考察了不同时刻条件下的吸热性能,结果表明:腔体吸热器吸热表面的能流分布表现出强烈的非均匀性,在这种非均匀的能流分布条件下,熔盐的流动布置方式会对吸热器性能产生显著的影响.当熔盐从能量密度高的区域流入,温度迅速升高,整个吸热面处于较高的温度水平,热损失较大,且会在熔盐出口处会出现熔盐加热吸热管的"吸热恶化"现象;当熔盐从能量密度低的区域流入,温度缓慢升高,整个吸热面处于相对较低的温度水平,热损失较小,能够获得更多的高温熔盐.另外,反射损失随时间变化显著,热损失随时间变化不显著.     

LiF-KCl熔体的X-射线结构分析

目前多采用径向分布函数来描述熔盐的结构,虽然这种一维统计描述给出的信息有限,但它是迄今为止较为成熟的一种方法。实验上获得熔体的径向分布函数主要通过衍射法。在国际上日本等国家的研究人员对纯熔盐的衍射结构分析已经进行了多年的研究,由于混合熔盐的结构比较复杂,所以近些年才有关于混合熔盐X-射线衍射结构分析的报道,但只限于相同阳离子或相同阴离子的体系,对于LiF-KCl体系至今未见报道。     

熔盐在液体金属中的溶解度

熔盐-液体金属系的研究,对冶金和原子能工业都有一定的意义,近年来日益受到重視。除了金属在熔盐中的溶解現象外,盐在液体金属中的溶解作用亦被发現。     

熔盐在复杂换热结构内的对流换热特性实验研究及进展

揭示熔盐在复杂换热结构内的对流换热规律,实现系统的高效换热是发展下一代先进核能发电技术和高温光热发电技术要解决的关键问题之一.本文首先回顾了熔盐对流换热实验的研究历程,总结发现其经历了从光滑管到强化管、从管内到换热器壳侧的发展过程;同时指出研究熔盐在换热器壳侧复杂结构内的换热规律是今后一项十分重要的工作.接着,系统介绍了作者团队近年来对熔盐在普通的管壳式换热器、大小孔折流板换热器、弓形折流板换热器、折流杆换热器的壳侧,以及印刷电路板换热器翼型肋片侧5种复杂结构内的对流换热规律的实验研究工作;总结了上述研究中获得的熔盐在5种复杂结构内的对流换热实验关联式,同时给出了关联式具体的参数适用范围.这些实验关联式具有形式简单、精度较高等特点,可以满足工程需求.最后,对上述复杂结构中的熔盐换热性能进行了对比分析.结果表明, 4种管壳式换热器壳侧的换热能力为大小孔折流板换热器折流杆换热器弓形折流板换热器普通的管壳式换热器;此外,还发现翼型印刷电路板换热器的单位体积换热量远大于4种管壳式换热器.最后,探讨了复杂换热结构内的熔盐对流换热方面需要进一步探究的内容.     

(Li_4·Li_2H_2)_x链的量子化学从头计算

熔盐-金属界面的电子结构,迄今尚无认真的研究工作。作者之一曾用量子化学计算研究过熔盐-液体金属溶液的电子结构,证明金属原子和金属离子间有电子迁移并形成原子簇离子。用量子化学方法探讨熔盐-金属界面的电子结构,应是一种有益的尝试。     

熔盐中Nd~(2+)和Nd~(3+)相互作用的量子化学研究

稀土金属Nd溶入NdCl_3熔盐中造成的冰点下降表明,Nd在NdCl_3熔盐中可能形成二价离子Nd~(2+)。我们用量子化学计算也肯定了这种可能性。我们以前的工作曾证明,金属溶入熔盐中常形成原子簇离子。为了判明Nd~(2+)是否可能与周围的Nd_(3+)形成原子簇离子,我们用量子化学SCF DVX_α方法研究Nd~(2+)和Nd~(3+)     

三元熔盐相图特征预报的人工神经网络方法

运用热力学方法可根据二元熔盐相图估量三元熔盐相图。但当三元系形成二元系中不存在的三元化合物时,对未知三元相加系相图或三元互易系相图的热力学计算将遇到困难。本文报道人工神经网络(ANN)-键参数方法总结和预报三元熔盐系相图若干特征的规律。     

泡沫金属对高温熔盐熔化过程的影响

泡沫金属对高温熔盐的相变过程影响很大.本文通过Fluent软件研究了在微重力、真空条件下,泡沫金属的孔隙率,填充位置和体积对高温熔盐熔化过程的影响.结果表明,虽然泡沫金属的孔隙率的变化对高温熔盐整个熔化过程温度的分布影响不大.但是,随着孔隙率的变小,对熔化速率的影响越小.泡沫金属的填充体积对温度分布影响较小,但是填充位置对融化过程温度场影响很大.在一定范围内可以减少泡沫金属的填充体积,将泡沫金属填充到一定的位置来增加蓄热量.     

LaCl_3-BaCl_2-LiCl三元体系相图的研究

熔盐体系相图,对于研究熔盐体系的各种物理化学性质及电解制备金属是非常必要的.LaCl_3-BaCl_2-LiCl三元相图尚未见文献报道,因实际工作需要本文测定了本三元体系相图.其相关的二元体系相图,文献均有报道.LaCl_3-LiCl与BaCl_2-LiCl体系均属简单低共熔体系.前者e(65.8wt%LaCl_3,508℃),后者认为e(13.3Wt.?Cl_2,512℃),作者重新考察其结果为e(13.3wt.?Cl_2,520℃).LaCl_3-BaCl_2体系,Vogel报道该体系有一化合物Ba_2LaCl_7,属固液异组成相图类型,无变点分别为e(70.0wt.%LaCl_3,730℃),P     

交流阻抗法研究溅射CoCrAlY涂层的熔盐热腐蚀

电化学交流阻抗测量技术现已广泛应用于有机涂层的水溶液腐蚀研究.近年来,用交流阻抗法研究熔盐热腐蚀日趋活跃,可望用于现场监测高温熔融盐引起的燃烧装置如发电站锅炉、燃油设备、流化床燃烧系统及其它设备的腐蚀.但由于熔融盐温度高,体系复杂,反应速度快等特点,给合金的熔盐热腐蚀的交流阻抗研究带来一定的困难,特别是在熔盐热腐蚀的交流阻抗模型的建立及其动力学参数的解析等方面.作者曾围绕这一问题开展了一些研