Pomiar przewodnictwa elektrycznego elektrolitów fluorkowych.doc

Pomiar przewodnictwa elektrycznego elektrolitów fluorkowych.

                                                                                                                              Metalurgia rok 4 gr. 2

Joniec Marek

                                                                                                                              Kotelon Paweł

                                                                                                                              Białko Krzysztof

1.      Wstęp:

Przewodność elektryczna elektrolitu ma szczególne znaczenie dla praktyki, lecz określenie tej własności stosuje się również przy badaniach własności soli, ich struktury i elektrolitycznej dysocjacji. Z praktycznego punktu widzenia im wyższa przewodność, tym mniejszy spadek napięcia w warstwie elektrolitu przy przechodzeniu prądu i tym mniejsze zużycie energii elektrycznej na jednostkę produkcji. Wyniki badań przewodności elektrycznej soli stopionych układu NaF-AlF3 zależą w znacznym stopniu od warunków pomiarów. Najwyższą przewodność ma cysty fluorek sodowy (w temperaturze 1273 [K] wynosi ona 3,15*102 ÷4,46*102 [S/m]). Dodatek fluorku glinowego obniża przewodność, która dla kriolitu, w temperaturze 1273 [K] wynosi 2,01*102 ÷3,3*102 [S/m]. Dodatki takich soli jak: CaF2 i MgF2 obniżają przewodność stopów NaF-AlF3 o kilka procent, przy czym większy wpływ na obniżenie przewodności ma dodatek fluorku magnezowego, który zwiększa stężenie jonów kompleksowych w roztworach NaF-AlF3. Pod wpływem dodatku NaCl i LiF przewodność roztworów NaF-AlF3 wzrasta; jest to najcenniejsza własność tych soli jako dodatków do elektrolitu.

Badanie przewodnictwa elektrycznego układu Na3AlF6-Al2O3 ma szczególnie duże znaczenie dla praktyki. Przewodność elektrolitu maleje przy dodatku tlenku glinowego. Natomiast przewodność wszystkich elektrolitów maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Przewodność elektryczna elektrolitów przemysłowych jest niższa od przewodności odpowiadających jej składem roztworów czystych soli w skutek obecności w elektrolicie przemysłowym cząstek węgla, węglików oraz innych zanieczyszczeń, które zwiększają opór elektrolitu. Dla przykładu elektrolity przemysłowe w temperaturze 1273 [K] mają przewodność niższą od odpowiadających im składem roztworów układu Na3AlF6-AlF3-Al2O3 o wartości 0,12*102 do 0,18*102 [S/m]. Przewodność elektrolitów przemysłowych warunkach procesu elektrolizy tak jak i wszystkich ich własności zmienia się okresowo na skutek okresowej zmiany zawartości tlenku glinowego. Zakres wahań wartości przewodności wynosi od 1,55*102 ÷2,05*102 [S/m] do 1,75*102 ÷2,225*102 [S/m]. W praktyce używa się często pojęcia oporu właściwego będącego odwrotnością przewodności właściwej.

2.      Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z techniką pomiaru przewodnictwa elektrycznego elektrolitów fluorkowych metodą zmiennoprądową.

3.      Wykonanie ćwiczenia:

Zmierzyć przewodnictwo elektrolitu umieszczonego w naczyniu pomiarowym, metodą zmiany odległości pomiędzy elektrodą nieruchomą umieszczoną na dnie tygla a elektrodą ruchomą poruszaną napędem śrubowym. Zmieniać odległość międzyelektrodową, co 5 [mm], dokonując równocześnie dla danej głębokości zanurzenia pomiaru spadków napięcia dla zmieniającej się częstotliwości f = 1÷5 [kHz] (co 250 [Hz]).

4.      Układ pomiarowy:

5.      Tabele pomiarowe: