Molten salt electrolysis of magnesium and its hydrodynamics

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 1998

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: GÖKHAN DEMİRCİ

Danışman: İSHAK KARAKAYA

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.