Experimentelle Untersuchungen zum Alterungsverhalten von Kathodenwerkstoffen für die Aluminiumelektrolyse unter Berücksichtigung eines variablen Energ [...] / vorgelegt von Henry Pusch. Wuppertal, 2023
Inhalt
- Inhaltsverzeichnis
- Kurzfassung
- Abstract
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Anhangsverzeichnis
- Abkürzungen
- Formelzeichen
- Kapitel 1
- Problemstellung und Zielsetzung
- Kapitel 2
- Grundlagen
- 2.1 Beschreibung des Hall-Héroult Prozesses
- 2.1.1 Reduktion von Aluminiumoxid
- 2.1.2 Grundzüge der Badchemie
- 2.1.3 Aufbau und Betrieb industrieller Elektrolysezellen
- 2.2 Kathoden für die Aluminiumelektrolyse und ihr Alterungsprozess
- 2.2.1 Herstellung kohlenstoffbasierter Kathoden
- 2.2.2 Versagensmechanismen der Kathode
- 2.2.3 Schädigungsreaktionen am Kathodenwerkstoff
- 2.3 Leistungsmodulation in der Primäraluminiumindustrie
- Kapitel 3
- Experimentelles
- 3.1 Bereitstellung des Kathodenmaterials
- 3.2 Probennahme aus industriellen Elektrolysezellen
- 3.3 Untersuchungsmethoden
- 3.3.1 Materialographie
- 3.3.2 Porositätsuntersuchung mittels quantitativer Bildanalyse
- 3.3.3 Ermittlung technisch-physikalischer Materialkennwerte
- 3.3.4 Analytik
- 3.4 Versuchsdurchführung in einer Labor-Elektrolysezelle
- Kapitel 4
- Ergebnisse und Diskussion
- 4.1 Vergleich der Versuchsmaterialien im Ausgangszustand
- 4.2 Beurteilung der Alterung industrieller Bodenkathoden
- 4.2.1 Topographie und Abtrag
- 4.2.2 Veränderungen der Materialkennwerte
- 4.2.3 Einfluss der Probenlage
- 4.3 Bewertung der Einflussgrößen auf den elektrochemischen Abtrag
- 4.3.1 Versuchsdauer
- 4.3.2 Kathodenwerkstoffe und Stromdichte
- 4.3.3 Temperatur
- 4.3.4 Thermische Modulation
- 4.4 Charakterisierung der unpolarisierten Materialalterung
- Kapitel 5
- Fazit und Ausblick
- 5.1 Zusammenfassende Einschätzung der durchgeführten Untersuchungen
- 5.2 Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den industriellen Prozess
- 5.3 Ausblick auf zukünftige Arbeiten und Erweiterungen
- Kapitel 6
- Literaturverzeichnis
- Kapitel 7
- Anhang