NaCl-KCl熔盐体系电解制备金属铈工艺研究

发布时间：2024-02-24 10:37

　　为优化熔盐电解还原制备金属铈的工艺条件,开展了NaCl-KCl熔盐体系中CeCl₃的电化学行为及电解工艺研究。结果表明,在830℃下,以钼棒为工作电极、石墨棒为对电极、阴极电位高于1.9 V(Ag/AgCl为参比电极,下同)时,Ce³⁺可快速电解,提高Ce³⁺浓度有利于反应的进行。槽电压为4.41 V、相应的阴极电位为2.27 V时,电流效率最佳。固定阳极面积改变阴极面积的研究结果显示,随着阴极面积的减小,槽电压逐渐升高。实验条件下,槽电压随电极中心距的变化是线性的,与电极中心距的改变相比,电流的变化对槽电压的影响更显著。

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【部分图文】：

图1电化学实验装置示意图

电化学实验所用高纯氩气气氛手套箱如图1所示,其中水氧含量均低于50ppm。手套箱下部安装井式炉用于加热,采用热电偶进行温度控制和反馈。恒温过程中坩埚内温度采用测温片进行校正。1.3实验方案

图2不同CeCl3含量的计时电流曲线

电化学行为的测定可从理论上对电解过程进行指导,工艺条件下电解通常选用两电极体系,需将三电极体系下测得的相对于参比电极的电压转换为两电极体系下阴阳两极间的电压。实验条件下,测定工作电极和参比电极电压E,对工作电极和对电极电压差(即槽电压ΔE)进行拟合,结果示于图3,两者间的关系式为....

图3工作电极相对参比电极电压

图2不同CeCl3含量的计时电流曲线由图2可知,当工作电极相对于参比电极电压高于1.9V时,Ce3+明显开始电解,此时对应的槽电压由上式计算得为3.39V,因此在进行两电极电解时,其槽电压至少要高于此值才能进行电解。

图4不同阴极电流密度下的恒电流电解曲线

CeCl3质量分数为20%、电解时间为5h、阴极和阳极电极面积均为3.89cm2、阴阳极中心距为4cm、电解温度为830℃条件下,阴极电流密度分别为0.257、0.386、0.514、0.643、0.771、0.900A/cm2(I=1.0、1.5、2.0、2.5、3.....

本文编号：3908866