CaCl_2-NaCl熔盐中Fe^(3＋)电化学行为的循环伏安分析

利用ZrO_2(Y_2O_3)固体电解质管集成构建Pt,O_2(air)|ZrO_2作为参比电极的电化学电池,采用循环伏安法在1273、1323、1373、1393K温度下对溶解0.5%Fe2O3的CaCl2-NaCl共晶熔盐中Fe^(3+)的电化学行为进行研究,分析了Fe^(3+)在Pt电极上的还原机理,并计算了电极反应交换电子数、Fe^(3+)扩散系数与Fe^(3+)扩散活化能等电化学参数。结果表明,在实验温度范围内,熔盐中Fe^(3+)在Pt电极上还原为Fe的反应是一步还原并受扩散控制的可逆过程;随着温度升高,Fe^(3+)扩散系数增大,Fe^(3+)扩散活化能为97.91kJ·mol-1。另外,本实验测得的Fe^(3+)扩散系数与文献值基本相符,因此,可以认为利用该电化学电池装置研究溶解有Fe2O3的CaCl2-NaCl溶盐的电化学行为是可行的。

影响CaCl_(2)-NaCl熔盐电脱氧法制备金属Zr的工艺条件

将氧化物转化为金属是熔盐电解精炼干法后处理氧化物乏燃料流程的关键步骤之一。在等摩尔CaCl_(2)-NaCl混合熔盐体系中,以石墨棒为阳极,采用高温烧结后的ZrO_(2)模拟UO_(2)开展了电脱氧制备金属Zr的FFC剑桥工艺条件优化。研究了工艺条件(槽电压、电解时间、烧结温度和电解温度等)对电脱氧制备Zr的影响。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别分析了电解前后ZrO_(2)阴极的微观结构和物相组成。优化后的工艺条件为:电压3.4 V、电解时间12 h、烧结温度900℃和电解温度722℃。同时,研究结果表明,ZrO_(2)电脱氧还原为Zr时,存在中间产物CaZrO_(3)和ZrO。

CaCl_(2)的水解反应对固态SiO_(2)显微特征的影响

利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段,并结合热力学理论计算,研究了浸泡在1 173 K温度下脱水不完全的CaCl_(2)熔盐中的固态SiO_(2)圆柱样显微特征变化及其原因,初步分析了CaCl_(2)盐的水解反应对固态SiO_(2)电解特性的影响。结果表明,未严格脱水操作的CaCl_(2)盐很容易高温水解,生成的CaO在熔体中的活度只要不低于0.001,即可与SiO_(2)逐级形成CaO·SiO_(2)(CS)、3CaO·2SiO_(2)(C3S2)和2CaO·SiO_(2)(C2S)等多种硅酸盐,导致圆柱体外表面的形貌、结构发生较大变化;圆柱体内部渗透进入的熔盐中CaO含量低,形貌变化较小。外表面硅酸盐层的存在使仅内置阴极集流体的固态SiO_(2)圆柱体电解还原速度减慢和难度增加。

ZrO_2直接电脱氧反应机理的初步研究

采用循环伏安法和记时电流法研究800-860℃下ZrO2电极在CaCl2-NaCl熔盐中还原过程的反应机理.ZrO2电极在CaCl2-NaCl熔盐中的循环伏安曲线和XRD物相分析结果表明,可以通过直接电脱氧法由ZrO2制备金属Zr,并且ZrO2的还原分步进行,ZrO2先还原为ZrO,ZrO再还原为Zr.