纯度对电阻率影响的机制体现在铝电解槽中使用的钢集流体上

《steel research international》：The Mechanism of the Impact of Purity on Resistivity is Reflected in the Steel Collector Bar Used in the Aluminum Electrolytic Cell

降低铝电解槽集流体电阻率需平衡纯度与机械强度，本研究通过分析Q195、SAE1006和HYT2三种钢材发现，杂质原子散射是电阻率的主要影响因素，高纯度HYT2应用可使阴极电压降减少23mV。

　　

摘要

在保持机械强度的同时降低钢制集流体条的电阻率是提高铝电解槽能源效率的关键挑战。本研究旨在揭示铁的纯度对电阻率的具体影响机制。我们系统地研究了三种商用钢材：Q195（含铁99.23%）、SAE1006（含铁99.84%）和高纯度铁HYT2（含铁99.96%），这些钢材代表了不同纯度的样品。我们利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射谱（EBSD）和X射线衍射（XRD）技术对其微观结构、机械性能和电阻率进行了表征。我们还进行了定量分析，以区分晶界、位错以及最重要的杂质原子对整体电阻率的各自贡献。通过ANSYS仿真，我们预测了这些发现对电解槽内电场分布的影响。研究结果表明，随着铁纯度的提高，电阻率显著降低。定量分析明确指出，在所有因素中，非铁杂质原子的散射作用是主导电阻率变化的主要机制，其影响超过了晶粒尺寸和位错的影响。采用高纯度HYT2集流体条有可能使阴极电压降降低23毫伏。这项工作为在工业铝生产中采用高纯度铁以实现显著节能提供了有力的技术依据。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。