電解錳陽極過程動力學(xué)的研究.pdf

1、電解錳陽極過程動力學(xué)的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：侯軍指導(dǎo)教師：陶長元教授專業(yè)：化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二O一三年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要當前，電解錳電流效率的進一步提高已經(jīng)達到了瓶頸，必須擴大視野，全面研究電解錳節(jié)能所涉及的各個方面，把電解錳節(jié)能新途徑的尋求置于嚴格的現(xiàn)代物理化學(xué)（化學(xué)物理）理論基礎(chǔ)之上。電解錳陽極過程主要涉及析出氧氣和產(chǎn)生陽極泥兩大競爭反應(yīng)，其中包含了復(fù)雜的基元

2、步驟，各基元之間的偶聯(lián)本質(zhì)至今尚未形成統(tǒng)一的認識。因此，深刻認識陽極過程動力學(xué)機制，已成為提高電流效率、降低能耗、減少陽極泥產(chǎn)生的重要前提之一。本文將對陽極過程電勢振蕩現(xiàn)象進行仔細分析，考察外控參數(shù)條件對振蕩現(xiàn)象的影響，探索陽極過程可能存在的動力學(xué)機制，試圖為尋找電解錳節(jié)能減排新方法提供一條有效途徑。論文的研究內(nèi)容及結(jié)論主要包括：1、循環(huán)伏安法初步判斷陽極不僅存在電勢振蕩還存在電流振蕩；掃描電鏡（SEM）結(jié)果顯示陽極上生長色氧化物具有層

3、狀多孔結(jié)構(gòu)，進一步研究發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)錳氧化物誘發(fā)電勢振蕩現(xiàn)象；通過間歇式電解實驗，表明陽極過程可分為兩個周期，一是膜結(jié)構(gòu)誘發(fā)的電勢振蕩周期，二是膜結(jié)構(gòu)的―生長破裂再生長‖周期，即陽極過程分為：層狀多孔膜氧化物薄膜的生長→誘發(fā)電勢振蕩→維持電勢振蕩→層狀多孔膜氧化物薄膜的破裂→層狀多孔膜氧化物薄膜的再生長→再次誘發(fā)電勢振蕩。2、考察電流密度對電勢振蕩的影響，結(jié)果表明，隨著電流密度的增加振幅出現(xiàn)極大值286.3mV后緩慢下降，頻率呈上升趨勢，體

4、系演化為―近平衡線性區(qū)域周期性振蕩區(qū)域混沌振蕩區(qū)域‖；考察錳離子濃度對電勢振蕩的影響，結(jié)果表明，低濃度（小于5gL）區(qū)域振幅和頻率都出現(xiàn)線性增加，高濃度（大于5gL）區(qū)域振幅和頻率分別在225mV和0.09Hz附近微小波動，體系演化為―近平衡線性區(qū)域周期性振蕩區(qū)域‖；考察電勢振蕩對功耗的影響，結(jié)果表明，電勢振蕩現(xiàn)象中蘊含著一個功耗可調(diào)區(qū)域，相對功耗減少最大可達10.91%，如果能進一步調(diào)控電勢振蕩，則可能在有序振蕩區(qū)找到新的電解能耗―鞍