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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Progressive research on innert anode for Li and Mg electrolysis in molten chloride

Research Project

Project/Area Number 26289282
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

竹中 俊英  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (60197324)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森重 大樹  関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (30530076)
西本 明生  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (70330173)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords金属生産工学 / 反応・分離工学 / 溶融塩電解 / 不溶性陽極 / 炭化ケイ素 / ケイ化モリブデン / リチウム / マグネシウム
Outline of Annual Research Achievements

Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でのSiCの陽極特性の改善を試みた.SiC内部の開気孔表面までにSiO2被膜を形成させるため予備酸化処理を行った.予備酸化によって生成したSiO2被膜は非常に薄かったが,陽極特性は大きく変化した.全電解電気量に占めるCO2ガス発生による電極消耗量を計算したところ,予備酸化しないSiCでは70%以上であったが,1173Kで9時間予備酸化したものでは30%以下まで抑制された.この結果から,全電気量の半分程度がCl2ガス等の発生に用いられたと推定された.また,Cl2ガスが発生する電解条件においてもSiO2は安定に存在していた.
予備酸化処理によりSiCの陽極溶出をかなり抑制できたが,電解電流は減少した.これは,SiO2被膜の低い電気伝導性によるものと考えられた.そこで,SiC上にMoをスパッタした材料表面への複合酸化物の形成を試みた.しかし,予備酸化処理の影響の方が大きく,陽極挙動への明瞭な効果を見いだすには至らなかった.
Li2Oを含むLiCl-KCl共晶溶融塩中でMoSi2を陽極として用いた場合,不動態化現象が起こる電位より貴な電位でSiO2被膜が形成された.Cl2ガスが発生する電解条件でも,試料表面にはSiO2は安定に存在しており,定電位電解時の陽極電流は電位が貴になるほどむしろ小さくなる傾向を示し,SiO2膜が安定であることを示唆した.Cl2ガス発生に用いられる電解電流量の割合は算出できなかったが,単位電解電気量あたりの電極消耗量は電解電位が貴になるほど低くなり, SiO2被膜の形成が大きな影響を及ぼすことがわかった.
一連の研究により,SiC,MoSi2とも表面にSiO2被膜が形成されること,SiO2被膜はCl2ガス発生条件でも安定に存在すること,良好なSiO2被膜の形成がこれら材料の陽極溶出抑制に重要であることが明らかになった.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Yoshihiro Takahashi, Taiki Morishige, Toshihide Takenaka2016

    • Author(s)
      Yoshihiro Takahashi, Taiki Morishige, Toshihide Takenaka
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 75(15) Pages: 207-214

    • DOI

      10.1149/07515.0207ecst

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] LiCl-KCl溶融塩電解におけるSiC陽極の耐酸化性2016

    • Author(s)
      高橋佳大, 森重大樹, 竹中俊英
    • Organizer
      第48回溶融塩化学討論会
    • Place of Presentation
      新潟大学駅南キャンパス「ときめいと」
    • Year and Date
      2016-11-24
  • [Presentation] Availability Evaluation of SiC Anode in Chloride Molten Salt Electrolysis2016

    • Author(s)
      Yoshihiro Takahashi, Taiki Morishige, Toshihide Takenaka
    • Organizer
      PRiME2016
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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