FFC剑桥工艺制备金属Ni及LaNi5合金

论文摘要

采用FFC剑桥工艺以NiO粉末或NiO-La2O3（Ni: La = 5: 1）粉末为原料经一步熔盐电解成功制备金属Ni和LaNi5合金,该项新工艺具有工艺流程短、能耗低和对环境无污染等特点。将模压成型的NiO或NiO-La2O3片烧结后作为阴极,高密度石墨棒作为阳极,在CaCl2熔盐或CaCl2-NaCl混合熔盐中进行电解。记录电解过程中的电流变化,利用X射线衍射仪分析阴极片的物相组成;利用扫描电子显微镜分析不同工艺条件下阴极片的微观形貌;采用阿基米德排水法测定阴极片的孔隙率。研究成型压力、烧结时间、烧结温度、槽电压、电解温度和电解时间等工艺条件对NiO阴极片形貌及电解反应的影响。得到熔盐电解制备Ni的适宜条件为:NiO粉末在10MPa下模压成型,900℃烧结8h后,在850℃的CaCl2熔盐中,2.5V槽电压下电解8h。探讨制备Ni的机理,推断出槽电压高于和低于NiO理论分解电压时不同的反应机理。估算在适宜工艺条件下电解NiO制备金属Ni的电流效率为36.7%,电能消耗为7711.2kW·h·t-1Ni。在此基础上,进一步研究成型压力、烧结温度、槽电压和电解时间等工艺条件对制备LaNi5合金的影响。得到熔盐电解制备LaNi5的适宜条件为:NiO-La2O3（Ni: La = 5: 1）粉末在30MPa下模压成型,850℃烧结5h后,在850℃的CaCl2-NaCl混合熔盐中,3.1V槽电压下电解36h,并测试电解产物的充放电性能。探讨制备LaNi5的反应机理。估算在适宜的工艺条件下电解NiO-La2O3制备LaNi5的电流效率为7.65%,电能消耗为26678.1kW·h·t-1 LaNi5。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 金属镍及其合金
• 1.1.1 金属镍的性质
• 1.1.2 金属镍及其合金的应用
• 1.2 FFC 剑桥工艺
• 1.2.1 FFC 剑桥工艺的显著特点
• 1.2.2 FFC 剑桥工艺的应用
• 1.2.3 FFC 剑桥工艺的改进
• 1.2.4 FFC 剑桥工艺的工业化
• 5 制备工艺'>1.3 金属镍及LaNi₅制备工艺
• 1.3.1 金属镍制备工艺的研究现状
• 5 制备工艺的研究现状'>1.3.2 合金LaNi₅制备工艺的研究现状
• 1.3.3 FFC 剑桥工艺与传统制备工艺比较
• 1.4 研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 试验方案
• 2.1 熔盐的选择
• 2.2 槽电压的确定
• 2.3 试验仪器与试剂
• 2.4 技术路线和试验内容
• 2.4.1 技术路线
• 2.4.2 试验内容
• 3 熔盐电解NiO 制备Ni 的研究
• 3.1 成型压力的影响
• 3.2 烧结时间的影响
• 3.3 烧结温度的影响
• 3.4 槽电压的影响
• 3.5 电解温度的影响
• 3.6 电解时间的影响
• 3.7 熔盐电解NiO 制备Ni 的机理探讨
• 3.8 熔盐电解NiO 制备Ni 能耗估算
• 3.9 小结
• 5 的研究'>4 熔盐电解制备LaNi₅的研究
• 4.1 成型压力的影响
• 4.2 烧结温度的影响
• 4.3 槽电压的影响
• 4.4 电解时间的影响
• 5 充放电性能的研究'>4.5 LaNi₅充放电性能的研究
• 2O₃制备LaNi₅ 的机理探讨'>4.6 NiO-La₂O₃制备LaNi₅的机理探讨
• 2O₃制备LaNi₅ 能耗估算'>4.7 熔盐电解NiO-La₂O₃制备LaNi₅能耗估算
• 4.8 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集