Geri Dön

Electrolytic magnesium production using coaxial electrodes

Eş eksenli elektrotlar ile magnezyum üretimi

  1. Tez No: 181064
  2. Yazar: GÖKHAN DEMİRCİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Mağnezyum, Mağnezyum Klorür, Elektrometalurji, ErimişTuz Elektrolizi.vii
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 170

Özet

Elektrolitik mağnezyum üretimindeki akım kayıplarının ana sebebi elektrotürünlerinin kendi aralarında tepkimeye girmesidir. Bu çalışma enerji tüketimdeğerlerinin düşürülmesi için yeni bir hücre tasarımı ile klor gazının elektrolizortamından etkin bir şeklide uzaklaştırılması ve dolayısı ile mağnezyum ve klorarasındaki geri reaksiyon miktarının azaltılmasını içermektedir. Yeni hücretasarımı sıcaklık, katot yüzeyi, akım yoğunluğu, anot katot aralığı ve elektrolitkompozisyonu değiştirilerek test edilmiştir.Hem voltaj hem de akım verimliliklerinin elektrotlar arası bölgedeki klorbaloncuklarının miktar ve hidrodinamiğinden etkilendiği değerlendirilmektedir.Hücre voltajlarının aynı zamanda mağnezyum damlacıklarınınçekirdeklenmesinden ve elektroliz sırasında meydana gelen elektrolitkompozisyonu değişimlerinden etkilendiği bulunmuştur. Net hücre voltajınıhesaplamak amacı ile elektroliz sırasındaki teorik bozunma voltajına anotyüzeyindeki klor baloncuklarının etkisini dâhil eden bir hidrodinamik modelkullanılmıştır. Deneysel ve hesaplanmış voltajlar arasında iyi bağıntılar eldeedilmiştir. Aynı model baloncuk yüzeylerinden klor difüzyonu göz önüne alınarakviakım verimliliklerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Hesaplanmış ve deneyselakım verimlilikleri arasında genel bir uyum elde edilmiştir.MgCl2-NaCl-KCl-CaCl2 elektrolitleri kullanıldığında istenilen magnezyumbirikme yapısı ve katottan ayrılma özellikleri elde edilmiştir. Yukarıdaki elektrolitikullanarak %90 üzerinde akım verimlilikleri elde edilebilmiştir. Hücre, yüksekklor uzaklaştırma verimi ve düşük elektrotlar arası mesafede çalışabilme kabiliyetinedeni ile 0.43 A·cm-2 akım yoğunluğunda 8 kWh·kg-1 Mg civarında enerjitüketmektedir. Buna ilaveten, hücre genelde uygulanan endüstriyel akımyoğunluluğu seviyelerinin yaklaşık iki katında, elde edilen en düşük endüstriyelenerji tüketiminden daha aşağıda magnezyum üretme kapasitesine sahiptir.

Özet (Çeviri)

Main reason for the current losses in electrolytic magnesium production is thereaction between electrode products. Present study was devoted to effectiveseparation of chlorine gas from the electrolysis environment by a new cell designand thus reducing the extent of back reaction between magnesium and chlorine todecrease energy consumption values. The new cell design was tested by changingtemperature, cathode surface, current density, anode cathode distance andelectrolyte composition.Both the voltages and the current efficiencies were considered to be influenced bythe amount and hydrodynamics of chlorine bubbles in inter-electrode region. Cellvoltages were also found to be affected from the nucleation of magnesium dropletsand changes in electrolyte composition that took place during the electrolysis. Ahydrodynamic model was used to calculate net cell voltage by including theresistance of chlorine bubbles on anode surface to theoretical decompositionvoltage during electrolysis. Good correlations were obtained between experimentaland calculated voltages. The same model was used to calculate current efficienciesivby considering chlorine diffusion from bubble surfaces. A general agreement wasobtained between calculated and experimental current efficiencies.Desired magnesium deposition morphology and detachment characteristics fromcathode were obtained when MgCl2-NaCl-KCl-CaCl2 electrolytes were employed.Current efficiencies higher than 90% could be achieved using the aboveelectrolyte. The cell consumes around 8 kWh·kg-1 Mg at 0.43 A·cm-2 as a result ofhigh chlorine removal efficiency and capability of working at low inter-electrodedistances. Furthermore, the cell was capable of producing magnesium with lessthan the lowest energy consumption industrially obtained, at about double thecommonly practiced industrial current density levels.

Benzer Tezler

  1. Purification of magnesium-lead alloy by molten salt electrolysis

    Erimiş tuz elektrolizi yöntemi ile magnezyum-kurşun alaşımının saflaştırılması

    KADİR ÇITAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSHAK KARAKAYA

  2. Electrolysis of MgCl2 with a top inserted anode and aMg-Pb cathode

    Üstten daldırılan bir anot ve bir katotla (Mg-Pb) Mg Cl2 elektrolizi

    MUSTAFA GÜDEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. İSHAK KARAKAYA

  3. Vakumda metalotermik yöntem ile kalsiyum redüksiyonuna etki eden parametrelerin incelenmesi

    Investigation of the parameters that affect the vacuum metalothermic method parameters and the calcium reduction

    KEREM CAN TAŞYÜREK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  4. Biyomalzeme olarak kullanılabilecek MG-SR alaşımlarının üretilmesi ve PEO yöntemi ile yüzey özelliklerinin geliştirilmesi

    Production and plasma electrolytic oxidation surface modification of MG-SR alloys as potential biomaterials

    MEHMET YAZICI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YÜCEL GENÇER

  5. AZ91D magnezyum alaşımının elektrolitik daldırma yöntemiyleNi-NixB ve Ni-NixB-Al2O3 kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi

    Preparation and properties of Ni-NixB and Ni-NixB-Al2O3 coatings on AZ91D magnesium alloy by electrolytic dip method

    ERAY ABAKAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. UĞUR ŞEN