Polaryzacja anody węglowej w procesie elektrolizy - omówienie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 7
Wyświetleń: 1113
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Polaryzacja anody węglowej w procesie elektrolizy - omówienie - strona 1 Polaryzacja anody węglowej w procesie elektrolizy - omówienie - strona 2 Polaryzacja anody węglowej w procesie elektrolizy - omówienie - strona 3

Fragment notatki:

Polaryzacja anody węglowej w procesie elektrolizy Al2O3
Metalurgia rok 4 Joniec Marek
Kotelon Paweł
Białko Krzysztof
Wstęp:
W procesie elektrolizy tlenku glinowego anodę stanowi blok węglowy. W normalnych warunkach procesu elektrolizy nie stwierdza się obecności tlenu,w gazach anodowych.. Tlen wydzielający się na anodzie wchodzi natychmiast w reakcję z węglem anody. Przebieg procesów anodowych jest przedmiotem wielu badań. Istnieją dwie odrębne teorie dotyczące procesów zachodzących na anodzie.
Pierwsza przyjmuje jako ogólną reakcję elektrolizy:
Al2O3 + xC = 2Al + mCO2 + nCO
Gdzie: m = 3-x
n = 2x - 3
Jest ona sumą dwóch reakcji:
Al2O3 = 2Al + 3/2 O2 3/2O2 + xC = mCO2 + nCO
Początek procesu jest związany z rozkładem tlenku glino­wego, a uwolniony tlen wchodzi w reakcję chemiczną z węglem anody tworząc tlenek i dwutlenek węgla. Anodę węglową uważa się za odwracalną elektrodę gazową, jak np. odwracalną anodę tlenową - O2/platyna lub odwracalną anodę chlorową - Cl2//grafit w solach stopionych. Jeden ze sposobów przedstawiania przebiegu reakcji jest następujący: anodę węglową otacza cien­ka, ściśle przylegająca błonka gazowa, która powstaje w czasie elektrolizy i zawiera w pewnym stosunku, CO2 i CO. Jony tlenu znajdujące się w elektrolicie zobojętniają się nie na samej anodzie węglowej, tylko na adsorbowanej błonce gazowej. Poruszające się swobodnie elektrony przenikają przez cienką błonkę gazową do anody węglowej. Przy anodzie przebiega reakcja chemiczna: ½O2 + CO = CO2 Stosunek CO2 do CO może być różny. Z zależności od stosunku CO2 do CO wynika ciśnienie cząstkowe tlenu, określające odwracalne napięcie polaryzacji przy rozkładzie Al2O3. Wartość tego napięcia jest wyższa od wartości obliczonej teoretycznie z sumarycznego równania rozkładu tlenku glinowego i utleniania węgla anody i jest w tej teorii wynikiem nadnapięcia anodowego. Powodem wystąpienia nadnapięcia jest wolne zachodzenie procesu zobojętniania jonów tlenu na anodzie.
Druga teoria zakłada czteroetapowość procesu:
1. Pierwszym wynikiem zobojętniania się jonów zawierających tlen jest tworzenie się związków przejściowych C

(…)

… wyłączyć prąd na elektrolizerze za pomocą wyłącznika i zarejestrować nagły spadek napięcia IREL w elektrolicie.
Układ pomiarowy:
Tabele pomiarowe:
Wyniki uzyskane podczas pomiarów:
Lp:
J
I
A
UAK IREL EA [A/cm2]
[A]
[cm2]
[V]
[V]
[V]
1
0,1
0,05
0,5
3,725
1,725
2,0
2
0,3
0,15
0,5
5,35
3,4
1,95
3
0,5
0,25
0,5
3,3
2,3
1,0
4
0,7
0,35
0,5
3,575
2,55
1,025
5
0,9
0,45
0,5
4,05
3,0
1,05
6
1,0
0,5
0,5
4,2
3,225…
…. Z wyznaczonego wykresu {UAK,IREL,EA = f (J)} wynika, że przy tak małych gęstościach prądu wartość spadku napięcia wynikającego z polaryzacji anody jest praktycznie stała. Wykres UE = f(%Al2O3) przedstawia zależność spadku napięcia na elektrolizerze w funkcji stężenia Al2O3 w elektrolicie. Spadek napięcia na elektrolizerze (UE) jest sumą nadnapięć anodowych i katodowego oraz spadku napięcia w elektrolicie…
… napięcia wynikającego z oporu elektrolitu (IREL), maleje natomiast potencjał równowagowy reakcji zachodzących w elektrolicie(ER). Zmiana stężenia tlenku glinu nie wpływa na wartość nadnapięcia anodowego aktywacyjnego (ηA,AKT), oraz nadnapięcia anodowego dyfuzyjnego (ηK,DYF).
7

… wynikiem zobojętniania się jonów zawierających tlen jest tworzenie się związków przejściowych CXO.
2. Związki CXO rozprzestrzeniają się na całej anodzie i utrwalają się wiązania w sieci przestrzennej.
3. Związki CXO przechodzą w wyniku utrwalania się, wią­zań węgla z tlenem w trwałe tlenki węgla w formie ga­zowej (CO i CO2).
3. Ostatnim etapem jest desorpcja tlenków węgla CO i CO2.
Na przykładzie niektórych anionów kompleksowych zawiera­jących tlen schemat przebiegu reakcji na anodzie przedstawia się następująco:
1. Dysocjacja jonów kompleksowych: AlO2- = A1O+ + O2- AlOFx1-x = AlFx1-x + O2- 2. Zobojętnienie i chemisorpcja jonów tlenu: O2-+.xC → CxO + 2e- 3. Utrwalanie się związków przejściowych CXO: 2CxO → CO2(ads)+ (2x-l)C
4. Desorpcja CO2: CO2(ads) → CO2(gaz) Wielu autorów przedstawia różne…
… aluminium (960 oC) są symulowane w temperaturze pokojowej na roztworze wodnym NaOH, przy zastosowaniu anody węglowej i katody stanowiącej dno tygla grafitowego.
Na rejestratorze XY rejestrować, zmiany napięcia w czasie UAK = f (t) na elektrolizerze dla różnych gęstości prądu J [A/cm2]. Gęstość prądu mierzyć w przedziale 0,1 ÷ 1 [A/cm2]. Po uzyskaniu stałych oscylacji wartości napięcia UAK = f (t) należy…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz