中低温イオン液体を用いる真空マグネシウム電解

中低温离子液体真空电解镁

• 批准号: 22656172
• 负责人: 邑瀬 邦明
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22656172/
• 关键词: 電解; 電解採取; 電析; マグネシウム; イオン液体; 室温溶融塩; 常温溶融塩; 真空プロセス

高温溶融塩を用いるマグネシウム電解製錬は、投入エネルギーの半分が浴の温度維持に消費され効率が小さい。こういった背景から、高温溶融塩に代わる浴を用いた新規プロセスが期待される。Mgは卑な酸化還元電位をもつため、用いる溶媒は還元耐性に優れる必要がある。本研究では脂肪族4級アンモニウムカチオンをもつ疎水性イオン液体TMHA-Tf_2N(trimethyl-n-hexylammonium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]amide)を溶媒とし、さらにイオン液体の難揮発性という特徴を活かし、浴中の水分および酸素を除去するために、真空雰囲気下のプロセス構築を試みた。ここではまず、真空下でラボスケールの金属電析が可能な電解セル(真空電解装置)を設計し、組み立てた。さらに、その装置を用いて真空雰囲気下でのMgの酸化還元挙動を調べた。イオン液体浴を真空雰囲気でも用いることで、電析Mgに酸化をもたらす残留水分を、常時20ppm程度に抑えることに成功した。一方で、プロセス初期に溶存空気によるバブルが発生して電解を妨げるなど、真空雰囲気特有の問題点があることがわかった。真空雰囲気下での純粋なTMHA-Tf_2Nの分極測定から、温度140℃での電位窓は約4.4Vと、常温常圧での値(5V以上)よりも狭いことが明らかとなった。マグネシウム塩を溶解させたTMHA-Tf_2Nを用い、温度140℃,電位-2.0V vs.Snで定電位電解を行った結果、作用極として用いたCu板上にマグネシウムを含む析出物が得られた。しかし、X線回折測定では単体の金属Mg由来の回折線は観測されず、マグネシウムがどのような形態で析出しているか判断するには今後さらなる追加実験が必要である。いずれにしても、本研究により真空電解装置の設計製作ができたことから、この装置を用いた他の金属電解へと今後応用範囲を広げる予定である。

High temperature melt salt を with い る マ グ ネ シ ウ ム electrolysis system 錬 は, エ ネ ル ギ ー の half の が bath temperature to maintain に consumption さ れ sharper rate が small さ い. こ う い っ た background か ら, high temperature melt salt に generation わ る bath を with い た new rules プ ロ セ ス が expect さ れ る. Mg <s:1> is less than な in acidification, has a reduction potential を を ため ため ため, and has a reduction tolerance に with a <s:1> る solvent れる. Youdaoplaceholder5 is necessary がある. This study で は aliphatic 4 ア ン モ ニ ウ ム カ チ オ ン を も つ 疎 water-based イ オ ン liquid TMHA - Tf_2N (trimethyl - n - hexylammonium Bis [(trifluoromethyl) sulfonyl] amide) を solvent と し, さ ら に イ オ ン liquid の hard flick 発 と い う, 徴 を live か し, bath water お の よ び acid element を remove す る た め に, vacuum 雰 囲 気 under の プ ロ セ ス build を try み た. こ こ で は ま ず, vacuum で ラ ボ ス ケ ー ル の metal electrode が may な electrolytic セ ル (vacuum electrolytic device) を design し, group み て た. さ ら に, そ を の device with い て vacuum 雰 囲 気 under で の Mg の acidification and yuan 挙 motion を べ た. イ オ ン liquid bath を vacuum 雰 囲 気 で も with い る こ と で, electrode Mg に acidification を も た ら を す water, degree of geomagnetic 20 PPM に え suppression る こ と に successful し た. Early party で, プ ロ セ ス に soluble remaining empty 気 に よ る バ ブ ル が 発 raw し て electrolytic を hinder げ る な ど, vacuum 雰 囲 気 の particular problems point が あ る こ と が わ か っ た. Under vacuum 雰 囲 気 で の pure 粋 な TMHA - Tf_2N の polarization measurement か ら, temperature 140 ℃ で の potential 窓 は と, normal temperature is about 4.4 V often 圧 で の nt (more than 5 V) よ り も narrow い こ と が Ming ら か と な っ た. マ グ ネ シ ウ ム salt dissolve を さ せ た TMHA - Tf_2N を い, temperature 140 ℃, potential 2.0 V vs. Sn で line constant potential electrolysis を っ た result, function very と し て in い た Cu plate に マ グ ネ シ ウ ム を containing む precipitates が must ら れ た. し か し, determination of X-ray inflexion で は 単 body の metal Mg origin の back line は 観 measuring さ れ ず, マ グ ネ シ ウ ム が ど の よ う な form precipitate で し て い る か judgment す る に は future さ ら な る additional be 験 が necessary で あ る. い ず れ に し て も, this study に よ り vacuum の electrolytic device design が で き た こ と か ら, こ を の device with い た he の metal electrolytic へ と future 応 with van 囲 を hiroo げ る designated で あ る.

项目成果

研究成果の対外発表は、本研究による知見を踏まえた今後の研究結果とあわせて行う予定である。なお、本研究の成果は「平成22年度特別研究報告書"真空環境下でのイオン液体浴金属電解"京都大学工学部物理工学科(材料科学コース)李在眞」として、京都大学工学部物理系図書室にて開示されている。

研究结果将与基于本研究结果的未来研究结果一起对外公布。