Á sviði nútíma iðnaðar gegnir ál, sem létt og hátt - frammistöðu málmefni, ómissandi hlutverk í geimferð, bifreiðaframleiðslu, smíði og mörgum öðrum sviðum. Framleiðsla á áli er óaðskiljanleg frá stuðningi rafgreiningartækni og rafskautið, sem kjarnaþátturinn í rafgreiningarferlinu, hefur alltaf verið í brennidepli í athygli iðnaðarins. Svo, hvers konar rafskaut myndar ál í framleiðsluferlinu?
Í iðnaðarframleiðslu áls er Hall - hnoult ferlið mest notaða aðferðin um þessar mundir. Í þessu ferli er rafskautið sem notað er aðallega samsett úr kolefnisefnum. Nánar tiltekið eru til tvenns konar rafskaut: rafskautaverksmiðju og bakskaut.
Geymslan er venjulega úr fyrir - bakaðar kolefnisblokkir. Þessar kolefnisblokkir eru gerðar með því að ýta og steikja hátt - gæði jarðolíu kók og malbiks kók sem hráefni. Ástæðan fyrir því að kolefni er valið sem rafskautaverkefnið er að í rafgreiningarferlinu þarf rafskautaverksmiðjan að gangast undir oxunarviðbrögð. Kolefni getur brugðist við súrefnisjónum sem myndast í rafgreiningunni til að mynda koltvísýring, sem er tiltölulega stöðugt viðbragðsferli og getur tryggt sléttar framfarir rafgreiningar. Ennfremur hafa kolefnisefni góða rafleiðni og háhitaþol, sem getur aðlagast háu - hitastigsumhverfi (um 950 - 970 gráðu) í rafgreiningarfrumunni.
Bakskautið er almennt úr kolefnismúrsteinum. Kolefnum sem notaðir eru við bakskautið eru úr antrasít, kók og öðru efni í gegnum röð ferla eins og að mylja, blanda, ýta og steikja. Bakskautinn er staðsettur neðst í rafgreiningarfrumunni og er aðallega notaður til að safna álvökvanum sem framleiddur er með rafgreiningu. Það þarf að hafa góða rafleiðni, tæringarþol og byggingarstöðugleika til að standast rof á salta og áhrif hás - hitastigs álvökva í langan tíma.
Hins vegar, með stöðugri þróun iðnaðarins, hefur hefðbundin kolefnisrafskaut smám saman afhjúpað nokkur vandamál. Sem dæmi má nefna að neysla rafskautsins er tiltölulega mikil og mikið magn af koltvísýringi er sent frá viðbrögðin, sem uppfyllir ekki kröfur græns og lágs - kolefnisþróunar. Að auki er þjónustulíf bakskautsins takmarkað, sem hefur áhrif á framleiðslu skilvirkni rafgreiningarfrumunnar og eykur framleiðslukostnaðinn.
Til að leysa þessi vandamál hafa vísindamenn heima og erlendis framkvæmt miklar rannsóknir á nýjum ál rafskautum. Ein af efnilegri leiðbeiningum er þróun óvirkra rafskauta. Óvirkar rafskautar vísa til rafskautsefna sem bregðast ekki við salta eða afurðum rafgreiningar meðan á rafgreiningarferlinu stendur. Ef hægt er að beita óvirkum rafskautum með góðum árangri geta þeir forðast neyslu á rafskautaverksmiðjum og losun koltvísýrings, sem hefur mikla þýðingu til að draga úr framleiðslukostnaði og vernda umhverfið. Sem stendur hafa sum málmoxíð og samsett efni sýnt góðar notkunarhorfur í rannsóknum á óvirkum rafskautum. Sem dæmi má nefna að tin díoxíð - byggð samsett efni hafa góða rafleiðni og tæringarþol í háu - hitastigs salta og er búist við að hún muni verða ný kynslóð af óvirkum rafskautaverksmiðjum.
Hvað varðar bakskauta eru vísindamenn einnig að kanna nýtt efni til að bæta endingartíma og afköst. Til dæmis er verið að prófa sum keramikefni og samsett efni með mikla tæringarþol og góða rafleiðni. Þessi nýju efni geta betur staðist rof á salta og framlengt þjónustulíf bakskautsins og þar með bætt efnahagslegan ávinning af álframleiðslu.
Undanfarin ár, með stöðugri framförum vísinda og tækni, hafa nokkur ný rafskautatækni einnig komið fram. Sem dæmi má nefna að notkun 3D prentunartækni í rafskautaframleiðslu. Með því að nota 3D prentun er hægt að stjórna uppbyggingu og afköst rafskautsins, bæta einsleitni og stöðugleika rafskautsins. Þetta hjálpar ekki aðeins til að bæta rafgreiningarvirkni, heldur veitir einnig meiri möguleika á hönnun og undirbúningi nýrra rafskauta.
Í tengslum við alþjóðlega áherslu á orkusparnað og umhverfisvernd skiptir rannsóknir og þróun nýrra álrafskauta verulega til að stuðla að grænum og sjálfbærri þróun áliðnaðarins. Þegar nýju óvirku rafskautunum og háum - afköstum er beitt með góðum árangri í iðnaðarframleiðslu mun það draga mjög úr orkunotkun og mengunarlosun í álframleiðsluferlinu og stuðla að umbreytingu og uppfærslu áliðnaðarins.
Að lokum, í núverandi almennum álframleiðsluferli, myndar ál kolefni - byggð rafskaut (rafskauta og bakskaut) í rafgreiningarferlinu. Hins vegar, knúin áfram af tæknilegum framförum og umhverfisverndarkröfum, eru rannsóknir og þróun nýrra rafskauta í fullum gangi. Talið er að á næstunni verði skilvirkari, umhverfisvænni og endingargóðum ál rafskautum þróuð og beitt, sem sprautar nýjum orku í þróun áliðnaðarins.
