几种多孔电极材料镓电沉积性能的研究

作者：刘玲; 蔡楚楚; 董彬欣

来源：过程工程学报, 2022, 1-8.

• 金属镓
• 电沉积
• 泡沫金属
• 多孔碳
• 电流效率

在工业上，稀散金属镓通常是从碱性溶液中电解提取得到的。在镓电解过程中，由于析氢副反应和传质速率低的原因导致镓电沉积的电流效率很低。本工作采用三维多孔电极电沉积镓，利用三维多孔电极发达的表面积促进镓电沉积过程，研究了不同电极材料（泡沫金属和多孔碳）的析氢特性，结合不同电解温度和电流密度下各材料的镓电沉积行为，揭示三维多孔电极上镓电沉积的特性规律。结果表明，泡沫铜和石墨毡（GF）具有较低的析氢活性，但两种电极的镓电沉积性能差别很大。其中泡沫铜表现出最佳的镓电沉积性能，在温度为40℃、电流密度为0.1 A/cm2条件下镓电沉积的电流效率（QE）达到22.5%，远高于铜片电极（10.7%）；而同条件下，GF电极的QE值仅为9.6%，低于铜片，这与电极表面的疏水性有关。具有较高析氢活性的泡沫铁、泡沫镍和网状玻璃碳（RVC）电极的镓电沉积过程受电解温度和电流密度的影响较大。在高电流密度下，泡沫铁电极表现出仅次于泡沫铜的QE值，在低电流密度下难以发生镓的电沉积；泡沫镍和RVC电极仅在低于镓熔点（20℃）的条件下发生镓的电沉积，在高于镓熔点（40℃）的条件下，由于电沉积的液态镓的活性较高，容易返溶，难以实现镓的析出。因此，电极材料的析氢活性对镓电沉积性能有较大影响，影响镓电沉积电流效率的关键因素还有电解温度、电流密度及电极表面的亲疏水性。

• 单位
  安徽工业大学