铝电解过程中影响PFCs（CF4，C2F6）产生的因素及机理研究

人类活动所排放的温室气体已造成全球气候变暖，环境恶化。为了改变现状，多个国家通过了限制温室气体排放的议定书。电解铝工业排放出大量的温室气体-PFCs，给环境造成了巨大压力。为了减轻压力、使自身可持续发展，控制PFCs的排放已经成为电解铝的关键课题。本项目以控制铝电解过程PFCs排放为目标，对PFCs产生机理和影响因素进行基础科学研究。以傅立叶红外光谱仪、电化学工作站为主要研究手段，采用恒电位法、计时电流法和电位扫描法等揭示电解质温度、电流密度、电解质组成对PFCs产生临界过电位和界面反应特性的影响规律；建立不同条件与PFCs生成速度之间的理论关系方程，揭示PFCs产生的机理及影响因素；形成PFCs排放量的计算准则；优化出抑制铝电解过程中PFCs产生的电解艺参数，并揭示抑制的机理。本项目旨在揭示PFCs产生机理及影响因素，为控制PFCs的排放奠定理论基础。

全氟化碳（PFCs）是强温室效应气体，其温室效应至少是CO2的6500倍，PFCs对气候变化的影响显著，研究铝电解生产过程PFCs的减排技术具有重大意义。本项目主要研究PFCs的形成机理，为开发PFCs减排技术提供理论支撑。课题组严格按照课题任务书开展项目研究工作，通过三年的实验室研究和工业现场研究，完成了项目所有研究内容，取得了以下主要研究成果。.本项目通过对PFCs产生机理和影响因素的研究，揭示了抑制PFCs生产的原型技术，通过实验室和工业现场研究相结合，研究得出PFCs的产生主要是受到过电压的影响，当过电压增大到2.55V，就生成了CF4，当过电压进一步升高至2.68V，就会生产C2F6 。影响铝电解过程PFCs排放的主要因素与电解铝生产中对阳极电极电位的影响因素相同，如槽内的氧化铝浓度及其分布、电解温度和阳极电流密度，而电解质中其它添加剂对PFCs的排放影响不明显。PFCs的产生主要通过阳极效应和非效应两种形式，效应PFCs的产生主要是由于氧化铝浓度的降低，降低了电解质与阳极表面的润湿性，使得电解质与阳极之间电阻增大，导致电流密度增加，过电压急剧升高，电解槽发生了阳极效应，同时产生了大量的PFCs气体。非效应PFCs的产生主要由于电解槽内氧化铝浓度偏低和不均匀以及电流密度分布的不均匀所引起。电解槽内氧化铝浓度由于流场分布特点容易在大面边上的高流速区和边远角部形成浓度较低区域，易引发非效应PFCs排放，当高电流分布位置遭遇低氧化铝浓度位置，会加剧非效应PFCs的排放。铝电解工业生产中实际测试的PFCs排放的临界氧化铝浓度基本在2.2%（电解温度在930℃），大于2.2%的浓度区间运行基本可消除PFCs排放。.通过开展本研究项目，所取得的科研成果有2项省部级科技进步奖；发表论文5篇，其中SCI 2篇，ISTP1篇，核心期刊2篇；申请专利5项，其中2项已获授权。.