高温熔盐以其特有的物理和化学性质展现出十分广泛的应用前景。首先熔盐一般不含水,具有较高的离子导电率,较宽的电化学窗口,所以将成为新一代高能量密度电池发展的首选。其次熔盐电解以其节能、环保的优势将成为21世纪中金属制备技术的重大发展方向之一。因此,对熔盐体系的基础理论研究无疑具有非常重要的意义。 电化学研究离不开参比电极,基于熔盐电化学领域没有较为通用的参比电极,本文以不同的设计思路实现了石英套管的局部固态离子导通,并以此为基础设计了两种全固态密封的Ag/AgCl高温参比电极,即离子化参比电极和石英参比电极。该两类参比电极均具有制作简单,电位稳定性好,重现性好,使用寿命长,不污染研究体系,可在多种氯化物熔盐体系中反复使用等特点。实验结果证明,离子化参比电极的适用温度范围从400-900℃,而石英参比电极的适用温度范围是从700-950℃。 高温熔盐中粉末材料的电化学行为研究目前尚缺乏合适的研究方法,本文设计了W-SiO₂高温粉末微腔电极等对多种固体粉末进行了循环伏安方法研究,初步证实了电极设计的合理性及实用性,为今后工作的开展建立了很好的研究平台。 传统硅的生产采用炭热还原法,具有反应温度高、环境问题严重、产物纯度难以提高等缺点。熔盐电解法制备单质硅是一种潜在的替代方法。本文通过在高温氯化钙熔盐中直接电解SiO₂粉末压片电极,证实了电解SiO₂制备单质Si的可行性。通过预电解、控制电位电解可以有效避免钙、镁元素对产物的污染。 通过对二氧化硅还原的基础研究发现,氧化物粉末的颗粒尺寸与其完全还原的时间成半对数关系。采用固态氧化物粉末压片电极电解制备金属材料是目前热门研究领域,本文这一发现对于金属材料的实际生产过程显然具有非常重要的普遍的理论指导意义。