《氧陰極法節能環保製備二氧化錳電解規律研究》是依託北京科技大學，由孟惠民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氧陰極法節能環保製備二氧化錳電解規律研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：孟惠民
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用石墨、銅等析氫陰極進行電解二氧化錳生產時高耗能、環境污染、存在安全隱患，用高電位的氣體擴散電極代替傳統的析氫陰極，在陽極反應不變的情況下，可以使傳統電解二氧化錳方法的理論槽電壓降低1.229V，同時陰極不會析出氫氣也可減少酸霧的產生。本項目申請者等的探索性研究證明了氣體擴散電極新方法的可行性，獲得了國家發明專利。而目前電解二氧化錳生產技術的硫酸錳體系、氯化錳體系和礦漿等強酸性電解液體系與氯鹼工業強鹼性氯化鈉電解液體系完全不同。為此，本項目進行強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中氣體擴散電極電解反應行為、性能和各種因素的影響規律等的基礎研究。項目特色是：（1）所進行的基礎研究是氣體擴散電極在強酸性電解液中的學科前沿問題，研究將走在世界前列；（2）可為新方法的實用技術開發提供科學依據；（3）本項目研究成果能形成的技術是當前高耗能電解工業領域降低電耗、節能環保急需的技術，套用前景廣闊。
結題摘要
電解二氧化錳是錳乾電池原料，也是生產鋰離子電池電極用錳酸鋰等的原料，我國為生產電池世界第一大國，每年用量占世界一半以上，世界最大電解二氧化錳企業也在我國，但傳統採用石墨、銅等析氫陰極進行電解二氧化錳生產時高耗能、環境污染，並存在燃爆安全隱患。項目組2011年獲得採用高電位氣體擴散電極代替傳統析氫陰極的節能環保電解二氧化錳新方法的國家發明專利授權，可使傳統電解二氧化錳方法的理論槽電壓降低1.229V，且沒有氫氣析出。而目前電解二氧化錳生產技術的硫酸錳體系、氯化錳體系和礦漿等強酸性電解液體系與氯鹼工業強鹼性氯化鈉電解液體系完全不同，因此本項目進行了氧陰極法節能環保製備二氧化錳電解規律研究。獲得了：1、氣體擴散電極在強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中的氧還原反應過程和各種因素的影響規律；2、氣體擴散電極在強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中電催化性、穩定性和各種因素的影響規律；3、強酸性電解液下氣體擴散電極法電解二氧化錳的槽電壓和各種因素的影響規律；4、Pt/C氣體擴散電極在高溫強酸性電解液體系中的節能機理與影響因素；5、氣體擴散電極在高溫強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中的失效機理；6、在高溫強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中仍能保持長壽命的高節能長壽命納米結構氣體擴散電極Pt/TiO2-CNx和Pt/TiN-CNx，超過了國內外已發表文獻中酸性介質燃料電池用的氣體擴散電極的壽命。研究中發表了9篇期刊論文（SCI5、EI3）、1篇會議論文，申請了2個發明專利。經本項目首次明確了氣體擴散電極在強酸性MnSO4-H2SO4電解液體系中的電解反應行為、性能和各種因素的影響規律，發明了Pt/TiN-CNx高節能長壽命納米結構氣體擴散電極生產電解二氧化錳方法，形成了高耗能電解工業領域降低電耗、節能環保急需的技術，具有自主智慧財產權，套用前景廣闊。
