Electrolytic magnesium production using coaxial electrodes
Eş eksenli elektrotlar ile magnezyum üretimi
- Tez No: 181064
- Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mağnezyum, Mağnezyum Klorür, Elektrometalurji, ErimişTuz Elektrolizi.vii
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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 AÎcm-2 akım yoğunluğunda 8 kWhÎkg-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 kWhÎkg-1 Mg at 0.43 AÎcm-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
- Purification of magnesium-lead alloy by molten salt electrolysis
Erimiş tuz elektrolizi yöntemi ile magnezyum-kurşun alaşımının saflaştırılması
KADİR ÇITAK
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
- 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
1992
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. İSHAK KARAKAYA
- 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
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- 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
2021
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL GENÇER
- 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
2019
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ŞEN