
【化】 electrochemistry of fused salts
熔鹽電化學是以熔融鹽為電解質體系的電化學分支學科,其核心研究高溫狀态下離子傳導、電極反應及材料界面行為。該領域涉及熔鹽的物理化學性質與電化學過程的耦合作用,具有以下關鍵特征:
電解質特性
熔鹽在400–1000°C溫度範圍内呈現高離子電導率(通常為1–10 S/cm)和低電子導電性,其電化學窗口可達3–5 V,例如NaCl-KCl共晶體系在700°C時分解電壓為3.2 V。這種特性使其成為金屬電解精煉的理想介質,中國知網《熔鹽化學前沿綜述》指出該技術已成功應用于稀土金屬提純。
反應動力學機制
熔鹽體系中電極反應遵循Butler-Volmer方程: $$ i = i_0left[expleft(frac{alpha nFeta}{RT}right) - expleft(-frac{(1-alpha)nFeta}{RT}right)right] $$ 其中α為傳遞系數,η為過電位。美國化學學會《電化學研究進展》通過原位X射線衍射證實了Al³⁺在氟化物熔鹽中的三電子轉移過程。
工業應用維度
國際電化學學會2025年技術白皮書強調,同步輻射X射線吸收譜(XAS)與電化學噪聲分析的聯用技術,已實現亞秒級時間分辨率下的電極/熔鹽界面動态觀測。
熔鹽電化學是研究熔融鹽體系中電化學反應及其應用的學科,其核心在于利用高溫熔鹽作為離子導體,通過電解或電化學方法實現金屬提取、材料制備等目标。以下從定義、特性、應用及理論基礎等方面分述:
熔鹽電化學以熔融鹽(如鹵化物、硝酸鹽等)為電解質,通過電能驅動金屬離子還原或氧化反應。熔鹽在高溫下呈現離子熔體特性,陰陽離子間的靜電作用主導其導電行為。例如,電解鋁工業是典型應用,利用氧化鋁在熔融冰晶石(Na₃AlF₆)中的溶解和電解反應提取金屬鋁。
熔鹽電化學推動了高溫電化學冶金技術的發展,但其應用仍受限于熔鹽選擇、電極材料穩定性及能耗問題。未來或通過新型熔鹽體系設計(如低共熔混合物)拓展至更多金屬及能源材料領域。
如需更深入的技術細節(如蒸汽壓測定方法或遷移數計算),可參考專業文獻或數據庫。
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