Molten salt electrolysis of magnesium and its hydrodynamics
Erimiş tuz elektrolizi ile magnezyum üretimi ve hidrodinamiği
- Tez No: 75831
- Danışmanlar: PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1998
- 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: 183
Özet
Magnezyumun erimiş tuz elektrolizi yöntemi ile üretimi sırasında ürünlerin kendileri arasında reaksiyona girmeleri enerji tüketimini arttırmaktadır. Bu kayıbın önlenmesi için endüstriyel yöntemlerde olduğu gibi elektrodlar arası mesafenin geniş tutulması, elektrik geçirgenliğine bağlı olarak meydana gelen gerilim kayıplarıı arttırır. Bu sorunları çözmek amacı ile daha küçük elektrodlar arası mesafeyi ve elektrod ürünlerinin kolayca ayrılmasını mümkün kılan laboratuar boyutunda yeni bir hücre dizayn edildi. Üstten daldırılan grafit bir anot ve hücrenin tabanına yerleştirilen bir katot (Pb-Mg alaşımı), elektrolitik hücrenin başlıca özellikleridir. Elektrolit karışımının 20% MgCİ2 ve anot-katot arası mesafenin 3 cm olarak belirlendiği önceki çalışmaya ek olarak diğer iki değişken ve hücre hidrodinamiği incelendi.Anot geometrisinin etkisinin incelenmesi için değişik uç açılı anotlar kullanıldı. Enerji tüketimi daha küçük uç açılı anot kullanımında azalmaktadır. Üretilen bir kilogram magnesium için 98° uç açılı anotta 9.2 kWh enerji harcanmıştır. Anot geometrisinin hücre verimliliği üzerine etkisi hücre hidrodinamiğine dayanarak açıklanmıştır. Küçük anot uç açılarındaki magnezyum kaybı azalması klor kabarcıklarının elektrotlar arasında kalma zamanının azalmasına bağlı olarak elektrolite klor difuzyon hızının azalmasına bağlanmıştır. Akün yoğunluğunun etkisini inceleyen deneylerden artan akım yoğunluğunun enerji tüketimini hayli arttırdığı gözlemlenmiştir. Akım yoğunluğunun 0.48'den 2 A/cm2'ye çıkması ile enerji tüketiminin 9.2 kWh'dan 19.9 kWh'a çıktığı gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlardan 1 A/cm2 veya daha yüksek bir akım yoğunluğunda çalışmanın mümkün olabileceği görünmektedir. Bu değer yeni dizayna endüstriyel uygulamalarla karşılaştırılabilir bir üretim hızı sağlamakla beraber kesin sonuç 1-2 A/cm2 arasında yapılacak rafînasyonlarda harcanacak enerji miktarına bağlıdır.
Özet (Çeviri)
Recombination of electrode products of molten salt electrolysis of magnesium chloride increases the energy consumption. Increasing the inter- electrode distance to reduce back reaction between chlorine and magnesium results in an increase in IR drop. A new laboratory cell that enables the operation with smaller inter-electrode distance and easy separation of the electrode products was built. The electrolytic cell features a top inserted graphite anode and a cathode, Mg-Pb alloy, placed at the bottom of the cell. In addition to previous study which revealed the anode-cathode distance and the electrolyte composition as 3 cm and 20% MgCİ2 respectively, two other parameters of the cell and its hydrodynamics was examined in this work. For determination of the effect of anode geometry, anodes with different tip angles were used. The results indicated that energy consumption decreased atlower anode tip angles, to 9.2 kWh per kg of magnesium produced when anode with 98 ' tip angle was used. The effect of anode geometry on cell performance was explained with reference to cell hydrodynamics. The decrease in magnesium loss for smaller anode tip angles was attributed to the decrease in chlorine diffusion rate in to the electrolyte due to the decrease in the retention time of chlorine bubbles in the inter- electrode region. Experiments involving the study of the effect of current density on cell performance, indicated a considerable increase in energy consumption with increasing current density. Energy consumption increased from 9.2 to 19.9 kWh per kilogram of magnesium produced when current density increased from 0.48 to 2 A/cm2. It seems probable to work with at least 1 A/cm2 current density, which enables the cell to work at comparable production rates to industrial cells. The final conclusion can be drawn after determining the energy consumption values obtained for refining at 1 to 2 A/cm2 current densities.
Benzer Tezler
- Sülfürlü ve oksitli bileşiklerden ergimiş tuz elektrolizi ile bakır ve alaşımlarının direkt sentezi
Direct synthesis of copper and copper alloys from sulfide/oxide compounds via molten salt electrolysis
LEVENT KARTAL
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- Yüksek entropi (HfTiZrTa/Cr)B2 esaslı seramiklerin farklı yöntemler kullanılarak sinterlenmesi ve karakterizasyonu
High entropy (HfTiZrTa/Cr)B2 based boride ceramics sintered via using different methods and related characterization studies
ESİN AYSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Nadir toprak element oksitlerinden ergimiş tuz elektrolizi yöntemiyle nadir toprak elementlerinin sentezi
Synthesis of rare earth elements from rare earth oxides by molten salt electrolysis
OSMAN CAN ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- 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
- 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