電參數(shù)對LiCl熔鹽電導(dǎo)率的影響★

王曉鴿

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西　太原　030009）

試（實）驗研究

電參數(shù)對LiCl熔鹽電導(dǎo)率的影響★

王曉鴿

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西太原030009）

在722℃不同電壓和不同頻率條件下，測定并研究LiCl熔鹽體系電導(dǎo)率值的變化情況。研究結(jié)果表明：在頻率不變的條件下，隨著施加電壓的增加，熔鹽的電導(dǎo)率增大，變化值在0～0.3 S·cm-1之間；在電壓不變的條件下，隨著施加頻率的增加，熔鹽的電導(dǎo)率增大，變化值在0.01～0.04 S·cm-1。此研究結(jié)果可為電導(dǎo)率測定電參數(shù)的設(shè)定提供理論依據(jù)。

電壓頻率LiCl熔鹽電導(dǎo)率

Al-Li合金具有低密度、高比強度和高比剛度等優(yōu)異性能，被認(rèn)為是航空航天最理想的輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)材料[1-2]。東北大學(xué)有色金屬冶金研究所熔鹽電解課題組在總結(jié)前人的研究成果基礎(chǔ)上，提出了生產(chǎn)鋁鋰合金的LiCl-Li2O-MFx（M=Li/Na/K/Ca）電解質(zhì)體系，為了準(zhǔn)確測定該體系的物理化學(xué)性質(zhì)，本文對實驗中電參數(shù)對LiCl熔鹽體系的電導(dǎo)率影響作用進行研究，為以后測定方案提供理論依據(jù)。

1　實驗

1.1實驗原料

由于無水LiCl極易吸水，故在實驗中所用到的無水LiCl均需在真空條件（真空度100 Pa以下）下400℃干燥4～5 h，烘干后將其置于手套箱中留用。

1.2實驗設(shè)備

實驗中測定電導(dǎo)率所用儀器為東北大學(xué)研發(fā)的FB-試制設(shè)備熔鹽理化性質(zhì)測試儀，測定方法為固定電導(dǎo)池常數(shù)法，主要設(shè)備為高溫三孔爐（控溫區(qū)間為室溫到1 200℃）、石英坩堝、鉑金屬電極、由美國Agilent公司生產(chǎn)的型號為4263B LCR METER 的Agilent阻抗儀。LiCl熔鹽電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系[3]滿足：

式中：A值為13.13；E為6 098 kJ/mol；R為8.314 J/（mol·K）。

2　結(jié)果與討論

2.1電導(dǎo)率與電壓之間的關(guān)系

Aglient阻抗儀施加的電壓范圍為20～1 000 mV。首先設(shè)定施加頻率值為100 kHz，然后測定電導(dǎo)率與電壓之間的關(guān)系。所測熔鹽電阻數(shù)據(jù)隨電壓的變化情況如圖1所示。

圖1　頻率為100 kHz熔鹽電阻隨施加電壓值不同的變化情況

從圖1可以看出，施加的電壓值越大，熔鹽的電阻值就越小，減小值大約為0.3～0.6 Ω，換算后影響電導(dǎo)率變化值大概在0～0.3 S/cm之間。下頁圖2是當(dāng)頻率為1 kHz時，熔鹽電阻隨施加電壓值不同的變化情況，與圖1的變化規(guī)律相似。

2.2電導(dǎo)率與頻率之間的關(guān)系

Aglient阻抗儀施加的頻率范圍為100 Hz、120 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz。首先設(shè)定施加電壓值為1 000 mV，然后測定電導(dǎo)率與頻率之間的關(guān)系，所得結(jié)果如下頁圖3所示。

圖2　頻率為1 kHz時熔鹽電阻隨施加電壓值不同的變化情況

圖3　電壓為1 000 mV時熔鹽電阻與施加頻率之間的關(guān)系

從圖3中可以看出，施加頻率越大，所測熔鹽的電阻值就越小，按照電化學(xué)的處理方式，對圖中圈起的部分進行擬合延長，即可以得出頻率無限大時熔鹽的電阻值，即圖4所示。

在672℃、相同電壓、不同頻率下，對同一熔鹽電導(dǎo)池進行標(biāo)定，然后將溫度升高50℃，即722℃下，對熔鹽電導(dǎo)率進行測定，觀察所得熔鹽電導(dǎo)率數(shù)值變化，結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出，在各條件下標(biāo)定后，升溫后的所測電導(dǎo)率值有一定數(shù)值的差距。當(dāng)電壓設(shè)定為1 000 mV和頻率設(shè)定為1 kHz時測定的LiCl熔鹽電導(dǎo)率值最接近文獻(xiàn)理想值。

圖4　電壓為1 000 mV施加無限大頻率所測熔鹽的電阻值

表1　電導(dǎo)率與電壓、頻率關(guān)系數(shù)據(jù)

3　結(jié)論

1）設(shè)定頻率不變，隨著施加電壓的增加，熔鹽的電導(dǎo)率增大，變化值在0～0.3 S/cm之間。

2）設(shè)定電壓不變，隨著施加頻率的增加，熔鹽的電導(dǎo)率增大，變化值在0.01～0.04 S/cm。

3）設(shè)定電壓為1 000 mV和頻率1 kHz的條件下，測定的LiCl熔鹽電導(dǎo)率值最接近文獻(xiàn)理想值。

[1]謝剛.熔融鹽理論與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998：1-5.

[2]段淑貞.熔鹽電化學(xué)原理和應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990：1-9.

[3]Alexander A，Redkin&Elena V.Nikolaeva&Alexander E，et al.The electricalconductivityofchloridemelts[J].Ionics，2012，18：255-265.

（編輯：胡玉香）

The Influence of Electric Parameters on LiCl Molten Salt Conductivity

WANG Xiaoge
（Shanxi Engineering Vocational college，Taiyuan Shanxi 030009）

This study measured the electrical conconductivity of LiCl under the condition of different voltage and frequency at 722℃.It shows that the electrical conconductivity increases with increasing of voltage and the constant frequency，changes between 0～0.3 S·cm-1；the electrical conconductivity increases with increasing of frequencyand the constant voltage，changes between 0.01～0.04 S·cm-1；providing the basis for conductivity electric parameter setting.

voltage，frequency，LiCl molten salt，electrical conductivity

O614.11

A

1672-1152（2016）04-0005-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.02

2016-07-22

國家自然科學(xué)基金委員會資助項目“熔鹽電解法制備鋁銅鋰合金的機理研究”（批準(zhǔn)號：51074045）

王曉鴿（1987—）女，山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金系助教，東北大學(xué)碩士畢業(yè)。