Библиографическое описание:Режимы массопереноса при поляризации жидкого металлического электрода в расплавленных солях и выход по току : научное издание / Ю. Г. Михалев, Н. Ю. Жаринова. - Текст : непосредственный // Цветные металлы. - 2019. - №9. - С. 32-36. - ISSN 0372-2929, DOI 10.17580/tsm.2019.09.05.
Аннотация:При поляризации жидких металлических электродов в расплавленных солях вследствие подвижности межфазной границы электрода с электролитом могут быть реализованы различные условия (или режимы) переноса массы. В результате при получении металлов электролизом расплавов с жидкими металлическими электродами величина выхода по току может изменяться в достаточно широких пределах. Выход по току при электролитическом получении металлов в расплавленных солях при заданных плотности тока или потенциале определяется в основном растворимостью металлов в расплавах и значениями потоков растворенных металлов (субионов металлов) от катода к аноду. Поток субионов зависит от интенсивности массопереноса у поверхности катода, характеризуемой коэффициентом массопереноса, который может изменяться на порядки величин в зависимости от условий или режима переноса массы у межфазной границы электрода с электролитом. Получены уравнения связи между выходом по току при электролитическом получении металлов в расплавах и интенсивностью массопереноса для потенциостатических и гальваностатических условий электролиза. Уравнения позволяют оценить выход по току при разных коэффициентах массопереноса при заданных плотностях катодного тока или перенапряжениях и растворимостях в расплаве получаемого металла и металла фонового электролита. Анализ полученных уравнений и оценка по ним выхода по току показывают, что в потенциостатических условиях электролиза потери металла не зависят от интенсивности массопереноса, а определяются лишь величиной перенапряжения и концентрациями субионов получаемого металла и металла фонового электролита у границы электрод - расплав. В гальваностатических условиях электролиза выход по току сильно зависит от режима массопереноса у межфазной границы электрода с электролитом: он уменьшается с увеличением интенсивности массопереноса.
Due to mobility of electrode/electrolyte interface, the polarization of liquid metal electrodes in molten salts enables a variety of mass transfer conditions (regimes). As a result, the current efficiency value in fused electrolysis with liquid metal electrodes can have a wide range of variability. In electrowinning of metals in molten salts at given current density or potential, the current efficiency is mainly dictated by metal solubility and the flows of dissolved metals (metal sub-ions) from cathode to anode. The flow of sub-ions is dictated by the intensity of mass transfer at the cathode surface characterized with the mass transfer coefficient, which can vary by orders of magnitude depending on the mass transfer conditions or regimes at the electrode/electrolyte interface. Equations have been deduced that show a relationship between the current efficiency in electrowinning and the mass transfer intensity for potentiostatic and galvanostatic electrolysis conditions. With the help of these equations one can estimate the current efficiency for different mass transfer coefficients at given cathode current densities or overvoltage values and solubility of the target metal and the background electrolyte metal. Analysis of the resultant equations and the current efficiency suggested by them shows that in potentiostatic conditions the metal losses do not depend on the mass transfer intensity but are rather governed by overvoltage and the concentrations of the sub-ions of the target metal and the background electrolyte metal at the electrode/melt interface. In galvanostatic conditions the current efficiency is dictated by the mass transfer regime at the electrode/ electrolyte interface. Thus, it decreases as the mass transfer intensity rises.
Ключевые слова:electrode, current efficiency, sub-ions, current density, overvoltage, flows of sub-ions, structures, mass transfer regimes, mass transfer coefficient, электрод, выход по току, субионы, плотность тока, перенапряжение, потоки субионов, структуры, режимы массопереноса, коэффициент массопереноса
