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Electrolysis in a pilot-plant size cell using inclined electrodes and non-uniform magnetic fields

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Abstract

The effect of the inclination angle between opposite electrodes, and between parallel electrodes and the vertical and the horizontal axis, on natural convectivc ionic mass transfer and deposition pattern at inclined vertical plate electrodes was studied in a pilot-plant scale magneoelectrolytic reactor. The non-uniform magnetic field with a maximum gradient at the centre of the reactor was generated by means of solenoid winding of water-cooled copper pipes and high-current cables. Copper was deposited from an aqueous solution of cupric sulfate and at ambient temperatures on a stainless steel cathode placed at various angles in the horizontal and vertical direction with respect to a stainless steel anode of identical size. Mass transfer rates, inclination angle and bubble pattern are strongly interrelated. The rate of gas generation at both electrodes as well as induced magnetohydrodynamic turbulence determine the extent of locally strong mixing in the cell. The extent and position of cathode oxide formation, due to anodically generated oxygen is influenced by the distribution of the magnetic and the electric field in the cell.

Abstract

On a étudié, dans un réacteur magnéto-électrolytique à l'échelle de l'usine-pilote, l'effet produit, par l'angle d'inclinaison entre des électrodes opposées, et l'angle entre des électrodes parallèles et les axes vertical et horizontal, sur le transfert de masse ionique, convectif naturel, ainsi que sur le type d'électrodéposition sur des électrodes verticales inclinées On a produit le champ magnétique non uniforme, avcc un gradient maximal au centre du réacteur, au moyen d'un enroulement solénoide de tuyaux de cuivre refroidis à l'eau et de cables à fort courant. Le cuivre a été déposé à partir d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre (cuprique), aux températures ambiantes, sur une cathode en acier inoxydable placée à divers angles en direction horizontale ou verticale par rapport à une anode en acier inoxydable de même dimension. On a observé une forte corrélation entre les vitesses de transfert de masse, l'angle d'inclinaison et la forme des bulles. La vitesse de production du gaz aux deux électrodes, ainsi que la turbulence magnéto-hydrodynamique induite, déterminent l'intensité de l'agitation localisée dans la cellule. La quantité et la position de l'oxyde formé à la cathode, dû à l'oxygène formé à l'anode, sont influencés par la distribution des champs magnétique et électrique dans la cellule.

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