電流密度變化對氯堿電解陰陽極的影響.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)電波動特性研究其對氯堿電解過程的影響有重大意義。
　　本文旨在研究電流波動對氯堿

2、電解陰陽極的影響，在實驗室條件下模擬風(fēng)電波動，在電流密度為0.2～0.6A/cm2條件下進(jìn)行長時間的電解實驗，然后對電解后的電極進(jìn)行電化學(xué)性能測試，并結(jié)合XRD、SEM和EDS等檢測手段研究變化電流密度下電解對RaneyNi陰極和DSA陽極電化學(xué)性能的影響。實驗主要考查三個部分，電流密度階段性變化對電極的影響，電流密度按正弦波連續(xù)變化對電極的影響和自制Ni-Mo、Ni-Mo-X(X=W、Co)活性陰極對電流密度不規(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，陰極析氫過電位比未電解電極最高高出74mV，析氫反應(yīng)活性降低;陽極析氯過電位先降低后基本維持不變，此為陽極的一個活化過程。在陰極區(qū)，在E＜-0.9V時發(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;在陽極區(qū)，E＞1.1V時氯氣開始析出，析氯電位穩(wěn)定，高電位區(qū)電流波動明顯增大，氯氣析出影響傳質(zhì)過程。化學(xué)反應(yīng)過程均經(jīng)歷了活化過程，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，陰極析氫過電位比未電解電極僅高出26mV，可見Raney Ni對電流連續(xù)規(guī)律變化的適應(yīng)能力良好;DSA陽極比未電解陽極的析氫過電位高出10mV，亦表現(xiàn)出陽極良好的穩(wěn)定性，XRD分析表明，電極內(nèi)部出現(xiàn)氧化物Ti6O，說明電解過程使得陽極的裂紋增大，基體被氧化，從而損害陽極壽命。Raney Ni陰極在E＜-0.9V時發(fā)生析氫反應(yīng)，陰極電化學(xué)穩(wěn)定性良好。DSA陽極E＞1.1

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