鎂電解雙極槽雙極材料第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四研究制備雙極材料的意義課題來源：青海鹽湖鎂廠鎂電解槽工藝過程中電極材料的研發研究目的：開發雙極材料降低能耗，節約成本保護環境現有雙極槽雙極材料：石墨與鋼以螺栓聯接，存在連接處易受氯氣腐蝕的現象欲開發雙極槽雙極材料：石墨與金屬合金等直接熱壓成型第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料原料：針狀焦，鈦粉，改質瀝青制備工藝：配比混捏熱壓成型高溫燒結高溫石墨化冷卻第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料熱燒結，產生應力，熱膨脹系數不同，彎曲變形聯想到：公路橋梁上減小應力方法為劃分成若干部分，增加空隙，也就是微觀分散法再來比較：Why？第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料

——瀝青與針狀焦的潤濕性能測定圖1測量設備第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料

——瀝青與針狀焦的潤濕性能測定第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同加熱速度下，未改性瀝青對針狀焦潤濕性能的測定

圖2未改性的瀝青在以0.5℃/min的速度加熱情況下的形貌變化84℃95℃100℃110℃115℃124℃130℃140℃150℃160℃170℃180℃205℃220℃第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同加熱速度下，未改性瀝青對針狀焦潤濕性能的測定

圖3未改性的瀝青在以1℃/min的速度加熱情況下的形貌變化80℃95℃100℃115℃130℃150℃160℃162℃166℃168℃170℃180℃190℃200℃220℃第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同加熱速度下，未改性瀝青對針狀焦的潤濕性能測定圖4未改性的瀝青在以2℃/min的速度加熱情況下的形貌變化90℃110℃130℃134℃162℃164℃166℃170℃174℃176℃185℃200℃205℃215℃第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同加熱速度下，未改性瀝青

對針狀焦潤濕性能的測定小結：（1）瀝青在100℃左右軟化，加熱速率影響軟化程度

比較100℃、110℃、115℃（2）瀝青在160℃~165℃與針狀焦開始潤濕

圖3、4中160~165℃下，針狀焦翻滾粘附到瀝青上，潤濕開始，接觸角小于90°

（3）瀝青與針狀焦顯著潤濕鋪展的溫度在200℃~220℃間。比較205、215、200℃（4）加熱速率對瀝青與針狀焦的潤濕溫度沒有實質性影響，對瀝青軟化與高溫下鋪展有影響。軟化正影響，鋪展負影響，原因分別為受熱均勻和生成較多氧化物。

第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定

方法：拍攝不同溫度下潤濕20min后的照片，利用autoCAD測量高度，采用量高法測接觸角并修正公式（修正高度）：

H為瀝青修正高度；h為瀝青實際高度；L為軟件autoCAD中所測量出的焦床

模具高度；l為焦床模具實際高度

第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定圖5未改性瀝青柱隨溫度變化的高度變化圖第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定圖6含1%油酸的改性瀝青柱隨溫度變化的高度變化圖第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定圖7含3%油酸的改性瀝青柱隨溫度變化的高度變化圖第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定圖8含5%油酸的改性瀝青柱隨溫度變化的高度變化圖第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同溫度下，瀝青對針狀焦潤濕性能測定小結：（1）添加了油酸的改性瀝青對針狀焦潤濕性能顯著改善，比較圖發現出現潤濕現象的溫度下降了，具體比較出現趨于水平的兩個階段。（2）添加1%油酸的瀝青和3%油酸的瀝青溫度降低到140℃左右，而添加5%油酸的瀝青溫度降低到120~130℃（3）添加油酸對瀝青與針狀焦顯著鋪展溫度沒有影響。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同改性瀝青在相同溫度下潤濕情況比較

圖9-120℃未改性和改性過的瀝青與針狀焦的接觸面形貌變化如圖可知：添加3%、5%油酸的瀝青在120℃已經潤濕針狀焦。圖10-140℃未改性和改性過的瀝青與針狀焦的接觸面形貌變化如圖可知：添加3%、5%油酸的瀝青潤濕情況很好。第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同改性瀝青在相同溫度下潤濕情況比較

圖11-160℃未改性和改性過的瀝青與針狀焦的接觸面形貌變化如圖可知：添加1%油酸的瀝青部分未潤濕，因為接觸角明顯大于90°圖12-190℃未改性和改性過的瀝青與針狀焦的接觸面形貌變化如圖可知：對于針狀焦完全吸收瀝青的溫度，瀝青添加油酸與否都沒有太大的影響。第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四不同改性瀝青在相同溫度下潤濕情況比較

小結：（1）添加了1%油酸根本就不起作用；（2）添加了3%、5%油酸的瀝青顯著地降低了瀝青的表面張力與黏度，起到了表面活化的作用，降低了瀝青與針狀焦混捏的溫度。第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料——在雙極金屬層電鍍鎳電鍍目的：雙極材料在使用過程中碳化物的存在影響鎂珠聚集，故涂覆鎳防止碳化物暴露并析出石墨相。電鍍液采用瓦特鍍液。采用不同的電鍍時間，比較電鍍時間不同情況下材料形貌變化。第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料——在雙極金屬層電鍍鎳Fe-C電鍍Ni的金相圖Ti-C電鍍1Hour金相圖Ti-C電鍍2Hour金相圖Ti-C電鍍4Hour金相圖第21頁，共23頁，2023年，2月20日，星期四制備雙極梯度材料——在雙極金屬層電鍍鎳小結：（1