Ю.Г. Михалев, Н.Ю. Жаринова.
АННОТАЦИЯ
Представлены результаты исследований поведения систем жидкие металлические электроды–хлоридные расплавы в зависимости от формы, положения в кварцевой обойме и размера электродов. Определена интенсивность массопереноса при выделении и растворении свинца в режимах циркуляционных ячеек, когда поляризационные зависимости (ПЗ) имеют максимум плотности тока, и ламинарного течения, когда максимума нет. Показано, что при поляризации жидких металлических электродов условия массопереноса существенно зависят от геометрических условий, что проявляется в изменении формы ПЗ, величин плотности тока и коэффициента массопереноса (толщины диффузионного слоя) при заданном перенапряжении. Для электродов прямоугольного горизонтального сечения при уменьшении отношения ширины к длине от ≈1 до 0.13 наряду с циркуляционными ячейками, которые доминируют при одинаковых горизонтальных размерах, возникают струи, поднимающиеся местами от межфазной границы, а величина максимальной плотности тока и интенсивность массопереноса увеличиваются в 2.7 и 2.5 раза, соответственно. Для электродов с горизонтальным сечением в виде круга поляризационные зависимости и интенсивность массопереноса изменяются при погружении электродов в кварцевую обойму, причем характер изменения зависит от диаметра электрода. В режиме циркуляционных ячеек в случае электродов малого диаметра (до 5 мм) погружение на ≈3.5 мм приводит к росту максимальной плотности тока в ≈2 раза и скорости массопереноса в ≈1.8 раза. Существенно, что потенциал электрода, соответствующий максимуму плотности тока на ПЗ, при погружении смещается в отрицательную сторону примерно на 100 мВ. При погружении электродов большего диаметра (8.4–16 мм) в среднем на 5 мм максимум плотности тока на ПЗ становится более пологим. При этом плотность тока в максимуме ПЗ для электрода диаметром 8.4 мм практически не изменяется, а для электрода, диаметром 16 мм снижается в ≈1.3 раза. В режиме ламинарного течения плотность тока и соответственно скорость массопереноса также зависят от уровня электрода относительно края обоймы. Причем, в случае электрода диаметром 4 мм повышение уровня электрода примерно на 1.8 мм приводит к росту плотности тока при перенапряжении 120 мВ примерно в 2 раза, в то время как для электрода диаметром 8.4 мм повышение уровня электрода примерно на 2.6 мм приводит к снижению плотности тока при перенапряжении 55 мВ также примерно в 2 раза. Установлено, что у катодно поляризованных электродов относительно большого диаметра (до 83 мм) возникают циркуляционные ячейки, плотность тока на ПЗ имеет характерный максимум, а величина плотности тока в максимуме превышает плотность тока для твердого электрода примерно в 8 раз.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
расплавленные соли, жидкие металлические электроды, диссипативные структуры, циркуляционные ячейки, ламинарный слой электролита, поляризационные зависимости, плотность тока, перенапряжение, форма электрода, диаметр электрода
DOI: 10.31857/S0235010620040088