鋁電解零碳排放技術進展 節能減排與最終實現零碳排放，是鋁工業亟待解決的頭等大事之一

　　節能減排與最終實現零碳排放，是鋁工業亟待解決的頭等大事之一。

 

　　1886年，美國大學生霍爾和法國大學生埃魯幾乎同時獨立發明了鋁的電解熔鹽提取工藝，并分別取得了專利。1888年，霍爾建設的鋁廠投產，并生產出了原鋁。自此以后，人們把這種冰晶石–氧化鋁熔鹽電解法稱為霍爾–埃魯法。

 

　　2019年，美國鋁業和力拓成立的合資企業Elysis公司生產出世界上首批零碳排放的原鋁。大約在前后相差1年或更長些時間內，俄羅斯聯合鋁業公司和海德魯鋁業公司也分別生產出零碳排放鋁。1888年—2019年的131年間，商業生產鋁的原理和工藝沒有變化，但電解槽結構卻在不斷地變化著。

 

　　自上世紀鋁冶煉電解技術大規模應用后，人們就一直希望著霍爾–埃魯電解法只產生O2。理論上，采用惰性陽極可以實現氧化鋁的直接還原，不會排放CO2。大約在2006年，25kA惰性陽極電解槽采用金屬惰性陽極進行生產，從而證實了采用惰性陽極這種方法是可行的。2019年，Elysis公司在美國圣安東尼奧舉行的TMS會議上宣布了惰性陽極和穩定陰極的可用性。

 

　　截至目前，世界鋁工業已研發成功3種零碳排放的惰性陽極鋁電解技術：Elysis公司的ElysisTM技術、俄羅斯聯合鋁業公司的惰性陽極工藝、海德魯鋁業公司的近零鋁排放的Halzero工藝。

 

　　我國對惰性陽極鋁電解技術的研發也很重視。東北大學、中南大學等單位自2008年以來針對惰性陽極材料及其特性進行了10多年的研發?？萍疾颗鷾试O立國家“863”項目新材料技術領域的重大專項之一——“新一代鋁電解金屬陶瓷復合材料電極的制備技術”項目，以及隨后的“973”項目都把惰性陽極的研發作為重點。我國鋁業集團鄭州研究院聯合中南大學等單位，于2005—2006年成功地進行了惰性陽極和可濕潤陰極組合的4kA級新型結構電解槽的生產試驗。

 

　　開發惰性陽極技術的關鍵在于尋找到合適的陽極材料。陽極工作環境極其嚴酷——高溫、高腐蝕性熔鹽、高電流密度。陽極必須同時具有高電導率、高強度、耐高溫、高抗腐蝕性、難溶于電解質等特性。因此，研究惰性電解技術及制造惰性陽極電解槽是一件極為繁重的復雜工作。同時，根據國際鋁業協會資料，15%的區域碳排放是直接從鋁冶煉和電解過程產生的，而惰性陽極鋁電解槽技術使用非燃燒陶瓷材料或合金，不產生CO2，對于減少碳排放具有重要意義。