电解金属锰阳极振荡机制及调控方法研究

发布时间：2025-08-12 17:24

　　作为不锈钢的重要添加剂,金属锰对国民工业经济具有重要意义。金属锰主要通过湿法电解生产,但是生产过程能耗高、副产物多。在工业上,电解过程是在高浓度、高电流密度和敞开流动条件下进行的,远离平衡态。前期研究发现,电解过程中存在电化学振荡和分形生长等非线性现象。这些非线性现象会伴随额外的电解能耗。通过对其非线性动力学机制的研究,有望开发出节能电解新技术。电解金属锰过程中金属锰主要是在阴极还原生成,但是阳极过程在整体电解能耗中同样占非常大比例,并且阳极过程在以往的研究关注较少。本文着重关注电解锰阳极非线性动力学机制,研究首先考察了恒流条件下的阳极电化学振荡行为,分析频率、振幅等与外控因素的关系;然后,利用线性不稳定性分析等数学方法建立了恒流条件下的阳极动力学方程组,探讨了恒流条件下电势振荡产生的原因及阈值范围;最后,研究了脉冲电解条件对电化学振荡行为的影响,尝试为新型电解技术研发提供新的思路。本论文的主要研究内容包括:(1)研究考察了恒流条件下的阳极电化学振荡行为。结果发现,引发电化学振荡产生的主要原因是阳极表面δ-MnO2的自催化作用;不同材料阳极均可以产生明显的振荡,其频率、振幅等与电解电压、...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1电解金属锰生产工艺流程

再进行浸出和电解。近年来部分企业在选矿、还原、电解工艺等方面开始开发和应用新工艺和新技术，并取得了较好的效果。目前，电解金属锰的工艺流程如图1.1所示[3]。图1.1电解金属锰生产工艺流程Fig.1.1Technologicalprocessforproduction....

图1.2电极过程电子转移路径Fig.1.2Pathwaysofelectrontransfer.

重庆大学硕士学位论文4图1.2电极过程电子转移路径Fig.1.2Pathwaysofelectrontransfer.电解金属锰生产过程中的阳极材料一般采用Pb-Sb-Sn-Ag四元合金，阳极主反应是析氧反应，副反应则主要是Mn2+氧化成MnO2，即阳极泥的产生[11....

图1.3(a)二氧化锰催化水氧化示意图；(b)(c)δ-MnO2电极在不同PH(pH=4～8和pH≥9)下催化水氧化过程中锰离子的价态变化情况

1绪论5图1.3(a)二氧化锰催化水氧化示意图；(b)(c)δ-MnO2电极在不同PH(pH=4～8和pH≥9)下催化水氧化过程中锰离子的价态变化情况Fig.1.3(a)Schematicdiagramofcatalyticoxidation....

图1.4(a)氧化锰纳米颗粒催化水氧化示意图；(b)锰催化水氧化的机理过程

是反应的速控步骤。并且在中性pH条件下，纳米氧化锰在催化氧化水过程中也具有较高的催化活性。图1.4(a)氧化锰纳米颗粒催化水氧化示意图；(b)锰催化水氧化的机理过程Fig.1.4(a)Schematicdiagramofcatalyticoxidationof....

本文编号：4058877