A modern iparág területén az alumínium, mint könnyű és magas - Performance Metal anyag, nélkülözhetetlen szerepet játszik a repülőgépiparban, az autóipari gyártásban, az építésben és sok más területen. Az alumínium előállítása elválaszthatatlan az elektrolízis technológiájának támogatásától, és az elektróda, mint az elektrolízis folyamat alapkomponensének, mindig az ipar figyelmének középpontjában állt. Szóval, milyen elektróda alakul ki az alumínium a termelési folyamatban?
Az alumínium ipari előállításában a - Héroult folyamat a legszélesebb körben alkalmazott módszer. Ebben a folyamatban az alkalmazott elektród elsősorban szén anyagokból áll. Pontosabban, kétféle elektróda létezik: anód és katód.
Az anód általában pre - sült szénblokkokból készül. Ezeket a szénblokkokat a magas - minőségi kőolajkoksz és aszfalt kokszként történő pörköléssel készítik. Az anód anyagként a szén választásának oka az, hogy az elektrolízis folyamatában az anódnak oxidációs reakciókon kell esnie. A szén reagálhat az elektrolízis során előállított oxigénionokkal, hogy szén -dioxidot képezzenek, ami egy viszonylag stabil reakció folyamat, és biztosítja az elektrolízis sima előrehaladását. Ezenkívül a szén anyagok jó elektromos vezetőképességgel és magas hőmérsékleti ellenállással rendelkeznek, ami képes alkalmazkodni a magas- hőmérsékleti környezethez (kb. 950 - 970 fok) az elektrolitikus cellában.
A katód általában szén téglából készül. A katódhoz használt szén téglák antracitból, kokszból és más anyagokból készülnek olyan folyamatok révén, mint például a zúzás, a keverés, a sajtolás és a pörkölés. A katód az elektrolitikus cella alján található, és elsősorban az elektrolízissel előállított alumínium folyadék összegyűjtésére szolgál. Jó elektromos vezetőképességgel, korrózióállósággal és szerkezeti stabilitással kell rendelkeznie, hogy ellenálljon az elektrolit eróziójának és a nagy- hőmérsékleti alumínium folyadéknak a hosszú ideig.
Az ipar folyamatos fejlődésével azonban a hagyományos szén -elektróda fokozatosan felfedte néhány problémát. Például az anód fogyasztása viszonylag nagy, és a reakció során nagy mennyiségű szén -dioxidot bocsátanak ki, amely nem felel meg a zöld és az alacsony- szénfejlesztés követelményeinek. Ezenkívül a katód élettartama korlátozott, ami befolyásolja az elektrolitikus cella termelési hatékonyságát és növeli a termelési költségeket.
Ezeknek a problémáknak a megoldása érdekében az otthoni és külföldi kutatók sok kutatást végeztek az új alumínium elektródákról. Az egyik ígéretesebb irány az inert anódok fejlesztése. Az inert anódok olyan elektródaanyagokra vonatkoznak, amelyek nem reagálnak az elektrolit vagy az elektrolízis termékeivel az elektrolízis során. Ha az inert anódok sikeresen alkalmazhatók, akkor elkerülhetik az anód anyagok fogyasztását és a szén -dioxid kibocsátását, ami nagy jelentőséggel bír a termelési költségek csökkentése és a környezet védelme szempontjából. Jelenleg néhány fém -oxid és kompozit anyag jó alkalmazási kilátásokat mutatott az inert anódok kutatásában. Például az ón -dioxid - alapú kompozit anyagok jó elektromos vezetőképességgel és korrózióállósággal rendelkeznek a magas - hőmérsékletű elektrolitokban, és várhatóan az inert anód anyagok új generációjává válnak.
A katódok szempontjából a kutatók új anyagokat is feltárnak, hogy javítsák a szolgáltatási élet és teljesítményüket. Például néhány kerámia és kompozit anyagot tesztelnek, nagy korrózióállósággal és jó elektromos vezetőképességgel. Ezek az új anyagok jobban ellenállhatnak az elektrolit eróziójának, és meghosszabbíthatják a katód élettartamát, ezáltal javítva az alumíniumtermelés gazdasági előnyeit.
Az utóbbi években, a tudomány és a technológia folyamatos fejlődésével, néhány új elektróda -előkészítő technológiát is felmerültek. Például a 3D nyomtatási technológia alkalmazása az elektródgyártásban. A 3D nyomtatás használatával az elektróda szerkezete és teljesítménye pontosan szabályozható, javítva az elektród egységességét és stabilitását. Ez nem csak elősegíti az elektrolízis hatékonyságának javítását, hanem további lehetőségeket is kínál az új elektródák tervezésére és előkészítésére.
Az energiatakarékosság és a környezetvédelem globális hangsúlyozásával összefüggésben az új alumínium elektródák kutatása és fejlesztése nagy jelentőséggel bír az alumíniumipar zöld és fenntartható fejlődésének előmozdításában. Miután az új inert anódok és a magas - teljesítménykatódok sikeresen alkalmazzák az ipari termelésben, ez jelentősen csökkenti az energiafogyasztást és a szennyező anyagok kibocsátását az alumínium előállítási folyamatban, és elősegíti az alumíniumipar átalakulását és korszerűsítését.
Összegezve, a jelenlegi mainstream alumínium előállítási folyamatban az alumínium szén {{0} alapú elektródokat (anód és katód) képez az elektrolízis folyamatában. A technológiai fejlődés és a környezetvédelmi követelmények által vezetett azonban az új elektródák kutatása és fejlesztése teljes lendületben van. Úgy gondolják, hogy a közeljövőben hatékonyabb, környezetbarát és tartós alumínium -elektródokat fejlesztenek ki és alkalmaznak, új életképességet injektálva az alumíniumipar fejlesztésére.
