基于液相传质的锌电解过程多物理场仿真分析

针对锌电解槽中流速场、离子浓度场、电场耦合严重及其与电解能耗关系复杂的问题,基于液相传质原理,结合组分质量守恒、流体动力学及电极动力学方程建立锌电解槽多物理场仿真模型。利用仿真软件Comsol Multiphysics对锌电解槽多物理场模型进行数值求解,通过对比计算结果与锌电解实验结果验证模型的正确性。研究结果表明:阴极板表面电解液的流动方向主要有斜向上和斜向下,且斜向下的流速随着阴极板与进液口的距离增大而迅速减小;极板间锌离子的浓度呈现"上低下高"分布;阴极板表面电解液流速低的区域,锌离子浓度低而氢离子浓度高,电流效率低而能耗高。     

DSA体系中锌电沉积影响因素数值模拟分析

采用数值模拟方法,研究了极化作用和极板数量对钛基尺寸稳定型阳极(dimensionally stable anode,DSA)体系中阴极表面锌电沉积行为的影响.结果 表明,在单阴极板模型中,极化作用下阴极板中间电解液流动速度最低,下部形成两个涡流,越靠近下部流速越大;阴阳极板间锌离子浓度和酸根离子浓度最高,阴极板表面中...     

锌酸盐镀锌镍合金添加剂研制及其镀液性能研究

以碱性锌酸盐为基液,加入适量的镍盐、络合剂和自制的添加剂,即得碱性锌酸盐镀Zn-Ni合金的电镀液.通过霍尔槽实验优选出最佳的镀液配方和工艺条件,并对镀液的分散能力、阴极电流效率、沉积速度、稳定性和镀层的耐腐蚀性等进行了测试.结果表明:该镀液成分简单、操作方便,分散能力为77.16%,平均阴极电流效率为75%,平均沉积速率为34.88μm/h,所得Zn-Ni合金镀层结晶均匀细致、光亮平整,耐腐蚀性能好.     

超硬铝合金作为阴极在锌电积过程中的电化学行为

选取商业纯铝和超硬铝作为锌电积阴极,在ZnSO4-H2 SO4体系中通过电化学测试研究两种阴极的电化学行为,同时利用扫描电镜观察铝合金上电积锌初期形核,X射线衍射分析锌片结晶取向.研究结果表明：500 A·m-2电流密度下纯铝阴极的析出电位和交换电流密度分别为-1.541 V和7.74×10-11 A·cm-2,超硬铝阴极分别为-1.496 V和6.07×10-3 A·cm-2.合金元素的添加会增加初期形核位置,提高形核速率,而形核速率的提高在一定程度上抑制卤族元素对阴极的腐蚀.沉积3h后,锌片结晶取向没有发生变化.超硬铝易发生烧板和鼓泡,电流效率低,只有84.54%;纯铝电流效率达到88.04%,且沉积锌平整、光滑,但阴极板容易被卤族元素腐蚀.     

铝铜合金阴极的铝电解研究

在实验室小型电解槽上用铝铜合金做阴极,研究电流效率[CE]与极距,电流密度和阴极合金组成的关系,当极距超过一定值时,电流效率达到几乎不变的最大值;当阳极电流密度达到一定值时电流效率也出现最大值,在阴极合金组成低于33％重量铜以下,电流效率随含铜量增加而增加,根据试验结果推导出电流效率和阴极合金组成的数学关系式。     

苯基TMPAC-AlCl3离子液体电镀铝研究

采用以苯为助溶剂的TMPAC-AlCl3季铵盐室温离子液体,在铜上电镀铝.探讨了电流密度和电镀时间对镀铝层表观形貌和阴极电流效率的影响;通过极化曲线评价了镀铝层的耐蚀性,并采用扫描电镜,能量弥散X射线谱仪和X射线衍射仪等手段对样品进行表征.结果表明,在电流密度为15 mA/cm2,电镀时间为30 min条件下获得的镀铝层表面致密,阴极电流效率最高,达92%.阴极电流效率随电镀时间延长而下降,主要原因为AlCl3在Al阳极表面上的析出.极化曲线测试表明,镀铝层越厚,镀层的耐蚀性越好;厚度达17μm的镀铝层具有阳极钝化行为,可有效地保护基体.     

低银铅钙合金阳极在电解锌中的应用

一、绪言目前电解锌工业采用的是含1％左右Ag的Pb—Ag二元合金阳极,其主要缺点在于: 1、由于需加入1％Ag,价格昂贵,使阳极在电锌工业基建项目中占有高比例的初投资。 2、腐蚀速度较大,阳极消耗高,既不利于降低成本,也是阴极锌钳含量升高的主要原因。 3、机械强度低,在电解过程中容易弯曲变形导致短路,损坏阳极,降低电流效率。多年来国内外对各种阳极合金进行了广泛的研究,试图寻找一种非银或低银的合金代替Pb—Ag(1％)阳极,近年来初获成功。德国鲁尔锌有限公司采用Pb—Ag—Ca—Sr四元合金阳极,含银量减至0.25％,Ca、Sr含量分别在0.05—0.1％和0.05—0.25％     

环保新能源——锌-空气电池

机械式锌-空气电池是属一次电池。它是以空气中的氧(O_2)当作阴极活性物,锌(Zn)当作阳极活性物的电池。氧本身不能直接作为电极,必须先溶解在电解液(KOH)中,借扩散机制然后吸附在多孔性碳电极表面上,在碳电极表面发生电化学反应,产生电流,氧气的消耗则来自空气中的氧气,因此,     

电弧喷涂防腐铝涂层耐蚀性能研究

利用电弧喷涂工艺在钢铁基体表面全部或部分地喷涂铝涂层 ,考察了涂层对裸露于腐蚀介质中钢材基体的防护作用 ,以失重法计算了静态腐蚀速度与动态腐蚀速度 ,并探讨了腐蚀机理。用扫描电镜 (SEM )对铝涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察 ,并测定了涂层的孔隙率。研究结果表明 ,当腐蚀介质为NaCl溶液 (其质量分数为5 0 % )、实验温度为 (5 0± 1)℃、介质流速为 1m/s时 ,铝涂层的动态腐蚀速度为静态腐蚀速度的 2倍。裸露于腐蚀介质中的钢铁面积增大 ,促使阴极去极化过程快速进行 ,腐蚀速度加快 ,涂层防护寿命缩短。涂层表面上氧化膜的自愈能力及涂层表面上沉积的白锈具有阻碍铝作为阳极牺牲从而保护阴极的功效。涂层中的贯通孔隙对削弱铝涂层的防护作用 ,随腐蚀过程进行而逐步减弱。     

电弧喷涂防腐铝涂层耐蚀性能研究

利用电弧喷涂工艺在钢铁基体表面全部或部分地喷涂铝涂层,考察了涂层对裸露于腐蚀介质中钢材基体的防护作用,以失重法计算了静态腐蚀速度与动态腐蚀速度,并探讨了腐蚀机理.用扫描电镜(SEM)对铝涂层腐蚀前后的外表形貌进行了观察,并测定了涂层的孔隙率.研究结果表明,当腐蚀介质为NaCl溶液(其质量分数为5.0%)、实验温度为(50±1)℃、介质流速为1 m/s时,铝涂层的动态腐蚀速度为静态腐蚀速度的2倍.裸露于腐蚀介质中的钢铁面积增大,促使阴极去极化过程快速进行,腐蚀速度加快,涂层防护寿命缩短.涂层表面上氧化膜的自愈能力及涂层表面上沉积的白锈具有阻碍铝作为阳极牺牲从而保护阴极的功效.涂层中的贯通孔隙对削弱铝涂层的防护作用,随腐蚀过程进行而逐步减弱.     

真空电弧点火法

真空电弧点火法是一项日本发明专利.其要点为:将被处理物作为阴极(此阴极可在真空电弧装置中进行来回移动),在上游部安设一个电弧点火装置,这样上游部的被处理物就可借助阳极进行不间断地连续点火,即使被处理物移动至下游部亦无妨.本真空电弧点火方法的优点是:被处理物的移动速度不受限制;不受被处理物表面任何特性的限制.     

硫化锌精矿、软锰矿直接浸出及Zn-MnO_2同时电解的研究

中南矿冶学院冶金系继1981年下半年进行的硫化锌精矿与软锰矿直接浸出及锌-二氧化锰同时电解的初步试验之后(详见《中南矿冶学院学报》1982年№1),于1982—1983年又进行了Zn-MnO_2同时电解的条件试验与机理研究,编写了试验报告。1984年4至7月又继续完成了硫化锌精矿与软锰矿直接浸出的各种因素的条件试验及Zn-MnO_2同时电解的全流程试验,获得以下显著效果: 1.采用两段浸出,锌浸出率大于95%,锰浸出率大于98％;采用三段浸出,锌浸出率大于98％,锰浸出率大于99％; 2.浸出液采用先进方法除铁,两段置换净化除杂,获得合格的新液; 3.Zn-MnO_2同时电解,阴极电流效率大于90％,阳极电流效率大于85％。槽电压平均为2.8V,电解节电大于60％。 4.阴、阳极很少析出氢气和氧气,酸雾大大减少。     

镁合金表面的锌系磷化及阴极电泳

采用在磷化液中添加Ce（NO3）3及腐蚀抑制剂的方法,在镁合金表面制备了均匀致密的锌系磷化膜,在磷化膜上进行阴极电泳处理制备的涂层具有良好的附着力和耐蚀性．在磷化液中加入稀土添加剂可使锌系磷化膜致密无裂纹,磷化膜在阴极电泳和烘烤固化过程中的失重率较低．当磷化液中Ce（NO3）3的质量浓度为1．5g／L时,磷化膜的组织最致密,电泳漆膜的附着力和耐蚀性也最好．在镁合金的锌系磷化膜上沉积20μm阴极电泳涂层,耐盐雾腐蚀时间可达720h以上,沉积35μm阴极电泳涂层时,耐盐雾腐蚀时间可达1000h以上．试验结果表明,“稀土锌系磷化＋低温阴极电泳”工艺适合于镁舍金的表面防腐处理。     

葡萄糖成对电解反应的研究

本文探讨葡萄糖在无隔膜电解池中成对电解合成葡萄糖酸和山梨醇的可能性，测定了几种电极材料上的电解效率，结果表明，石墨阳极上生成葡糖酸的电流效率可达１００％，普通铅、锌、镍阴极的还原效率很低，海绵状铅对葡萄糖还原有较高的效率。     

阴离子膜耦合电解氧化铈(Ⅲ) 同时析出铜粉的研究

为了解决硫酸稀土电解氧化分离铈(Ⅲ)的工业化问题,对阴离子膜耦合电化学反应氧化铈(Ⅲ)同时析出铜粉进行研究.研究结果表明:在阴极液的酸度为3～4 mol/L,电流密度适当等条件下,阴极和阳极电流效率可分别达到95%和80%,铈(Ⅲ)的氧化率大于98%,铜成粉率和成粉电流效率分别达到93%和85%;变电流电解氧化铈(Ⅲ)和同时电解氧化铈(Ⅲ)为氧化铈(Ⅳ)的能耗分别只有恒电流电解时能耗的40%和33.6%;放大试验结果与小试验结果一致;阴离子膜耦合电解氧化铈(Ⅲ)同时析出铜粉是可行的.     

镁基合金牺牲阳极保护在船舶上应用

由于船体材料含碳量、表面附着物等影响,船体钢板及部件会发生电化学腐蚀而使船体被锈蚀。在现代化船舶上,几乎都安装了船体外钢板及部件防腐蚀保护装置,目前,船用牺牲阳极保护法中最常用的方法是固接锌块于船壳的阴极保护法。然而使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种更有效更经济的防止金属腐蚀的方法。     

两类阴极菌群微生物燃料电池降解硝酸盐研究

文章以硝酸盐溶液为阴极的电子受体,在阴极室中分别接种活性污泥混合菌和纯反硝化单菌株,构成生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,简称MFC)A-MFC和B-MFC。实验结果表明:在外接电阻为100Ω情况下,A-MFC和B-MFC最大输出电压分别为119.6mV和117.2mV,硝酸盐在B-MFC阴极室的平均反硝化速率为2.19mg/(L·d),比A-MFC中的平均反硝化速率1.86mg/(L·d)略高;扫描电镜观察到A-MFC和B-MFC的阴极碳布纤维丝表面形貌存在差异,A-MFC中碳布被孔状结构物覆盖,而B-MFC阴极碳布被片层状结构物所覆盖;同时发现A-MFC的阴极碳布循环伏安法CV曲线上均出现了明显的还原峰,表明A-MFC阴极碳布上的微生物进行了催化还原反应,而且阴极溶液均出现1对明显的氧化还原电对,说明阴极溶液中确实存在氧化还原介体进行微生物与电极间传递电子。     

1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶泡沫镍阴极电催化加氢研究

为了改进1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶(ANDMU)的电催化加氢还原工艺,在平行板隔膜电解槽中,以泡沫镍为阴极,钛基二氧化钌为阳极,饱和硫酸钾的硫酸亚汞为参比电极,用恒阴极电位电解方法研究了ANDMU电催化加氢还原过程。讨论了支持电解质浓度、阴极电位、阴极液pH值、温度、反应物ANDMU浓度和阴极液循环流量等工艺参数对还原产物收率及电流效率的影响。在优化条件下还原产物收率99.9%,电流效率79.2%。与铅阳极比较,电压效率增加14%,直流能耗降低12%。     

不同石墨与聚四氟乙烯质量比涂层对电极产H2O2效能的影响

以石墨板电极作为阴极基体,考察不同石墨与聚四氟乙烯(PTFE)质量比涂层对电极表面亲疏水性、H2O2产量、电流效率以及能耗的影响和电极重复使用性能.结果表明:石墨粉和PTFE质量比过高或过低都不利于产H2O2,电极表面疏水性越强,产H2O2效果越好.当石墨粉和PTFE质量比为1∶0.23时,电极表面疏水性最强,H2O2...     

稀土钕对低温镀铁层性能的影响

为了提高低温镀铁的综合性能,向氯化亚铁镀铁液中加入稀土化合物NdCl3,探究不同含量的钕掺杂对镀铁工艺沉积速率、阴极电流效率、镀层显微硬度、结合强度和表面微观形貌等的影响。结果表明,氯化亚铁低温镀液中加入稀土钕,提高了铁的沉积速率和阴极电流效率,增加了镀液的抗氧化能力和镀液稳定性。一定量Nd3+的加入可平整镀层、细化晶粒、提高镀层的显微硬度和耐蚀性。