陽極開孔形狀對金屬錳電沉積行為的影響及數值模擬

郭嵐峰，劉仁龍，劉作華，舒建成，張興然，陶長元

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陽極開孔形狀對金屬錳電沉積行為的影響及數值模擬

郭嵐峰1，2，劉仁龍1，2，劉作華1，2，舒建成1，2，張興然1，2，陶長元1，2

（1重慶大學化學化工學院，重慶 400044；2潔凈能源與特色資源化工過程重慶市重點實驗室，重慶 400044）

電沉積錳過程中陽極的結構直接影響電解槽內電場分布以及電沉積過程能耗。采用實驗與數值模擬相結合的手段，分析陰極金屬錳和陽極泥的微觀形貌、電流效率以及電解槽內電場分布，研究陽極板開孔形狀對電沉積錳過程的影響規律。對電解槽進行了三維建模與數值模擬，并通過在線測定陰極過電位實驗對模擬結果進行了驗證。實驗結果表明：在相同開孔面積的條件下，圓孔比方孔和整塊矩形孔的電解性能要好。圓孔陽極板在電解過程中陰極過電位的值最小為–1.609V，獲得的最大電流效率74.54%，最低單位能耗降5506kW·h/t，而且金屬錳表面更加平整致密。模擬結果表明：模擬結果和實驗結果具有良好的一致性，圓孔陽極板在電解過程中電解槽內電場分布均勻、合理，在陰極板水平與垂直方向上均獲得最小過電位值–1.5989V。

陽極板；孔形狀；電沉積錳；數值模擬

電解金屬錳（簡稱電解錳）是航天、冶金、化工等國民經濟中支柱產業的基礎材料之一。我國是電解錳生產、消費和出口大國，2015年我國生產電解金屬錳102萬噸，占全球電解錳產量的98.5%以上[1-2]。

節能降耗是電解錳生產企業當前亟待面對和解決的問題之一[3]。研究表明，陽極材料、表面性質、幾何結構等直接影響電流效率、能耗、陽極泥的產生[4-6]。……