旋轉(zhuǎn)圓盤電極測量鋁電解質(zhì)中氧化鋁濃度的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)圓盤電極是能夠?qū)⒘黧w動力學方程和對流-擴散方程在穩(wěn)態(tài)時嚴格解出的少數(shù)幾種對流電極體系的一種。這種電極具有易于建立均一、穩(wěn)定的表面擴散狀態(tài)的優(yōu)點，因此在常溫水溶液和非水溶劑的電化學研究中應(yīng)用廣泛。然而，盡管圓盤電極技術(shù)具有如此顯著的優(yōu)點，但其在高溫熔鹽電解質(zhì)中的應(yīng)用卻很少見有人研究。為此，本課題嘗試設(shè)計一種能適用于高溫冰晶石熔鹽電解質(zhì)研究的旋轉(zhuǎn)圓盤電極，并對其在常溫和高溫的測量性能進行校驗，同時探索研究了利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極技術(shù)測量鋁電解

2、質(zhì)中的氧化鋁濃度。
　　在設(shè)計可用于高溫冰晶石電解質(zhì)的旋轉(zhuǎn)圓盤電極時，最關(guān)鍵的任務(wù)是找到一種合適的電極和絕緣套制作材料。本文設(shè)計的旋轉(zhuǎn)圓盤電極選擇高純石墨作為圓盤電極材料，以熱壓氮化硼作為絕緣保護套材料，同時選擇310S不銹鋼作為旋轉(zhuǎn)軸材料，且以500w的異步交流電機作為圓盤電極的轉(zhuǎn)動馬達。旋轉(zhuǎn)圓盤電極的轉(zhuǎn)速可通過變頻器調(diào)控，且電極轉(zhuǎn)速可在0-1450r/min之間連續(xù)可調(diào)。
　　旋轉(zhuǎn)圓盤電極的測量性能的優(yōu)劣是通過常溫0.1

3、mol/L的NaCl水溶液體系和947℃下分子比為2.2的NaF·AlF3-5wt％CaF2-5wt％LiF-1wt％Al2O3熔鹽體系中進行校驗的。在0.1mol/L NaCl溶液研究體系中，以旋轉(zhuǎn)圓盤電極為研究電極，鉑電極為輔助電極，甘汞電極為參比電極，利用線性掃描伏安法測量了不同轉(zhuǎn)速下的的陰極穩(wěn)態(tài)極化曲線。實驗發(fā)現(xiàn)，測得的極限電流值隨圓盤電極轉(zhuǎn)速的增大而變大，且測得的id-ω1/2的關(guān)系曲線為一條過原點的直線id=4.1ω1/2，

4、且益線滿足Levich方程。這說明旋轉(zhuǎn)圓盤電極在常溫水溶液測量當中具有優(yōu)良的測試性能。在分子比為2.2的NaF·AlF3-5wt％CaF2-5wt％LiF-1wt％Al2O3體系中，以旋轉(zhuǎn)圓盤電極為陽極，石墨坩堝為陰極，鉑電極為參比電極，利用線性掃描伏安法測量了不同轉(zhuǎn)速下的陽極臨界電流。實驗發(fā)現(xiàn)，測得的陽極臨界電流值也隨電極轉(zhuǎn)速的增大而增大，同時測得的ic-ω1/2的關(guān)系為過原點的直線ic=0.254ω1/2，滿足Levich方程。這說

5、明該旋轉(zhuǎn)圓盤電極在高溫熔鹽中也具有優(yōu)良的測試性能。
　　利用旋轉(zhuǎn)圓盤電極測定氧化鋁在分子比為2.2的NaF·AlF3-5wt％CaF2-5wt％LiF-Al2O3熔鹽體系中的濃度時，分別對Al2O3含量為1wt％、2wt％、3wt％和4wt％的鋁電解質(zhì)進行了線性伏安掃描。結(jié)果表明，臨界電流密度隨熔鹽中的Al2O3濃度的增加而變大，且臨界電流密度與Al2O3的濃度呈線性直線關(guān)系，關(guān)系式為ic=0.218Al2O3wt％+3.345。