電流密度變化對(duì)氯堿電解陰陽(yáng)極的影響.pdf

1、風(fēng)能是一種綠色環(huán)保的可再生能源，但風(fēng)能的高度不穩(wěn)定性，導(dǎo)致風(fēng)電具有大幅度、隨機(jī)波動(dòng)特性，制約風(fēng)電在電網(wǎng)中應(yīng)用的比例。非并網(wǎng)風(fēng)電理論提出將風(fēng)電的終端直接應(yīng)用于負(fù)載，不僅可避免風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且可降低風(fēng)電成本，使大規(guī)模風(fēng)電利用成為可能。氯堿工業(yè)是耗能大戶，電解的電耗約占制堿成本的50％，如能將非并網(wǎng)風(fēng)電應(yīng)用于氯堿工業(yè)將有效地降低其生產(chǎn)成本。因此，模擬風(fēng)電波動(dòng)特性研究其對(duì)氯堿電解過(guò)程的影響有重大意義。
　　本文旨在研究電流波動(dòng)對(duì)氯堿

2、電解陰陽(yáng)極的影響，在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬風(fēng)電波動(dòng)，在電流密度為0.2～0.6A/cm2條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的電解實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)電解后的電極進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，并結(jié)合XRD、SEM和EDS等檢測(cè)手段研究變化電流密度下電解對(duì)RaneyNi陰極和DSA陽(yáng)極電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)主要考查三個(gè)部分，電流密度階段性變化對(duì)電極的影響，電流密度按正弦波連續(xù)變化對(duì)電極的影響和自制Ni-Mo、Ni-Mo-X(X=W、Co)活性陰極對(duì)電流密度不規(guī)則變化電解的適應(yīng)情況。

3、
　　電流密度階段性變化情況下，陰極析氫過(guò)電位比未電解電極最高高出74mV，析氫反應(yīng)活性降低;陽(yáng)極析氯過(guò)電位先降低后基本維持不變，此為陽(yáng)極的一個(gè)活化過(guò)程。在陰極區(qū)，在E＜-0.9V時(shí)發(fā)生析氫反應(yīng)，高電位區(qū)，基體發(fā)生氧化，出現(xiàn)氧化峰;在陽(yáng)極區(qū)，E＞1.1V時(shí)氯氣開(kāi)始析出，析氯電位穩(wěn)定，高電位區(qū)電流波動(dòng)明顯增大，氯氣析出影響傳質(zhì)過(guò)程?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程均經(jīng)歷了活化過(guò)程，表現(xiàn)為反應(yīng)電阻先增大后減小到穩(wěn)定。電極適應(yīng)電流階段性變化的性能良好，但伴

4、隨活性物質(zhì)溶出，電極壽命損耗。
　　電流密度按正弦波變化情況下，陰極析氫過(guò)電位比未電解電極僅高出26mV，可見(jiàn)Raney Ni對(duì)電流連續(xù)規(guī)律變化的適應(yīng)能力良好;DSA陽(yáng)極比未電解陽(yáng)極的析氫過(guò)電位高出10mV，亦表現(xiàn)出陽(yáng)極良好的穩(wěn)定性，XRD分析表明，電極內(nèi)部出現(xiàn)氧化物Ti6O，說(shuō)明電解過(guò)程使得陽(yáng)極的裂紋增大，基體被氧化，從而損害陽(yáng)極壽命。Raney Ni陰極在E＜-0.9V時(shí)發(fā)生析氫反應(yīng)，陰極電化學(xué)穩(wěn)定性良好。DSA陽(yáng)極E＞1.1

5、V時(shí)氯氣開(kāi)始析出，析氯電位基本穩(wěn)定，與過(guò)電位測(cè)量結(jié)果吻合。由電化學(xué)阻抗分析可知陰陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程均經(jīng)歷了活化過(guò)程，表現(xiàn)為電阻先增大后減小到穩(wěn)定，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程伴隨活性物質(zhì)溶出，電極表面被破壞。
　　通過(guò)脈沖電鍍制備Ni-Mo、Ni-Mo-W、Ni-Mo-Co合金電極，與低碳鋼陰極相比，其析氫過(guò)電位分別降低了145mV、185mV、211mV。其析氫活性排序?yàn)镹i-Mo-Co＞Ni-Mo-W＞Ni-Mo。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間電解后，Ni-Mo