Podrobno

Elektroliza taline soli magnezijevega klorida
ID Malić, Luka (Avtor), ID Likozar, Blaž (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Plazl, Igor (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (2,02 MB)
MD5: 7B2C9754A74FDF41839B670E1D72733F

Izvleček
Magistrsko delo obravnava elektrolizo taline soli MgCl₂ kot alternativno, energetsko učinkovito in okoljsko bolj sprejemljivo metodo proizvodnje magnezija v primerjavi s trenutno prevladujočim procesm Pidgeon. Poudarek je na razvoju in preizkusu nove zasnove reaktorja, pri katerem reakcijski lonec hkrati deluje kot katoda, anoda pa je vstavljena z vrha reaktorja. V uvodu je predstavljeno širše ozadje, ki vključuje prehod v nizkoogljično družbo in potrebo po trajnostni proizvodnji kovin za shranjevanje energije ter industrijske aplikacije. Magnezij je lahek, trden in razširjen element, uporaben v avtomobilski, letalski in elektronski industriji, vendar so visoki stroški proizvodnje glavni razlog za omejeno uporabo. Osrednji problem elektrolitske proizvodnje magnezija je prisotnost magnezijevega oksida v surovini, saj povzroča tvorbo brozge in slabši izkoristek. Pregledani so različni industrijski postopki od zgodnjih poskusov z MgO do uveljavljenih procesov Dow, I.G. Farben in Norsk Hydro, ter termičnih metod Pidgeon in Magnetherm. Medtem ko proces Pidgeon temelji na silicotermični redukciji dolomita in povzroča velike emisije CO₂, elektrolitske metode omogočajo čistejši proces, a zahtevajo drago pripravo brezvodnega MgCl₂. Posebno poglavje je namenjeno tudi odstranjevanju nečistoč in problemu dehidracije MgCl₂, ki se pogosto rešuje z dodajanjem HCl plina ali redukcijskim kloriranjem. Eksperimentalni del opisuje izdelavo in uporabo lastnega reaktorja. Poskus elektrolize je potekal dve uri pri 800 °C in konstantnem toku 20 A. Stabilnost elektrod je bila potrjena z voltametričnimi meritvami, oksidacija in redukcija pa sta se pojavili na potencialih, skladnih s teoretičnimi vrednostmi za nastanek klora in magnezija. Prisotnost plinskega klora je bila kvalitativno potrjena z lakmusovim papirjem. Analiza vzorcev z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) in energijsko disperzijsko spektroskopijo (EDS) je pokazala, da je bil produkt večinoma Mg (okoli 70 %), s sledovi oksidacije in manjšimi količinami Fe in Co, kar kaže na delno korozijo reaktorja. Rezultati potrjujejo, da je koncept reaktorja izvedljiv. Uspešno je bil dokazan nastanek magnezija in klora, identificirani pa so bili tudi izzivi, kot so oksidacija produkta in korozija jeklenih komponent. Naloga odpira možnosti za nadaljnjo optimizacijo procesa, zlasti pri zmanjšanju energijske porabe, izboljšanju izkoristka ter uporabi obnovljivih virov energije. S tem elektroliza taline soli MgCl₂ predstavlja perspektivno pot za trajnostno proizvodnjo magnezija v prihodnosti.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:elektroliza, elektro-kataliza, proizvodnja magnezija, elektrolizer taline soli, pretvorba magnezijezijeva klorida
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-175364 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:259128067 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:24.10.2025
Število ogledov:132
Število prenosov:36
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Molten salt electrolysis of magnesium chloride
Izvleček:
The master’s thesis examines the electrolysis of molten MgCl₂ as an alternative, energy-efficient, and environmentally more acceptable method of magnesium production compared to the currently dominant Pidgeon process. The focus is on the development and testing of a new reactor design, in which the reaction vessel simultaneously serves as the cathode, while the anode is inserted from the top of the reactor. The introduction presents the broader context, including the transition to a low-carbon society and the need for sustainable metal production for energy storage and industrial applications. Magnesium is a light, strong, and abundant element, widely used in the automotive, aerospace, and electronics industries, but high production costs remain the main limitation to its broader application. The central problem of electrolytic magnesium production is the presence of magnesium oxide in the feedstock, as it leads to the formation of sludge and lower process efficiency. Various industrial processes are reviewed, from early experiments with MgO to established processes such as Dow, I.G. Farben, and Norsk Hydro, as well as thermal methods like Pidgeon and Magnetherm. While the Pidgeon process is based on silicothermal reduction of dolomite and causes significant CO₂ emissions, electrolytic methods offer a cleaner process but require the costly preparation of anhydrous MgCl₂. A dedicated section addresses the removal of impurities and the problem of MgCl₂ dehydration, which is often solved by introducing HCl gas or through carbochlorination. The experimental part describes the construction and use of a custom-made reactor. The electrolysis experiment lasted two hours at 800 °C and a constant current of 20 A. Electrode stability was confirmed by voltammetric measurements, while oxidation and reduction occurred at potentials consistent with the theoretical values for the formation of chlorine and magnesium. The presence of chlorine gas was qualitatively confirmed using litmus paper. Analysis of the samples with scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS) showed that the product was mainly Mg (around 70 %), with traces of oxidation and minor amounts of Fe and Co, indicating partial reactor corrosion. The results confirm that the reactor concept is feasible. The formation of magnesium and chlorine was successfully demonstrated, while challenges such as product oxidation and corrosion of steel components were also identified. The thesis opens possibilities for further process optimization, particularly in reducing energy consumption, improving efficiency, and integrating renewable energy sources. Thus, the electrolysis of molten MgCl₂ represents a promising pathway for sustainable magnesium production in the future.

Ključne besede:electrolysis, electrocatalysis, magnesium production, molten salt electrolyzer, conversion of magnesium chloride

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj