Energibesparende katode for aluminiumsindustrien

Aluminiumproduksjon krever mye energi. Hvor mye energi som kreves avhenger blant annet av avstanden mellom anode og katode i elektrolysecellen. For å spare energi ønsker Hydro Aluminium AS å redusere avstanden mellom elektrodene. Når elektrolysecellen er i drift vil karbonkatoden i bunnen av elektrolysecellen være dekket med et ~20 cm tykt lag av flytende aluminium. Den effektive katodeoverflaten der aluminium blir felt ut vil derfor bestå av flytende aluminium. Kraftige magnetfelt vil indusere metallstrømning og bølger i metalloverflaten, som igjen gjør at man trenger en viss avstand mellom elektrodene for å unngå at metallet kommer i kontakt med anoden og fører til kortslutning. Det er derfor utfordrende å redusere elektrodeavstanden. Forskningsprosjektet skal lage en ny katode som reduserer bevegelser i metallet, og muliggjør en mindre elektrodeavstand. Frem til nå har man ikke funnet et katodemateriale med tilfredsstillende egenskaper. Dette er nøtten Hydro Aluminium AS nå skal knekke med hjelp fra ENERGIX-programmet i Forskningsrådet. Labskala materialer som tilfredsstiller krav til fysiske egenskaper har blitt fremstilt i 2015, og små pilotskala materialer blitt fremstilt i 2016. Optimalisering av de fysiske egenskapene for små pilotskala materialer har blitt utført i 2017. Videre oppskalering med tillaging råmateriale og tillagging av store pilotskala katodeblokker har foregått i 2018, og tillaging av råmateriale til fullskala katodeblokker har foregått i 2019. Tillaging av fullskala katodeblokker har imidlertid ikke blitt utført i pga forsinkelser hos ifm en underleverandør som ikke ser ut til å løses i nær fremtid. Det har derfor blitt besluttet å ikke prioritere dette prosjektet i 2020. Vi ser imidlertid på muligheter for bruk av det samme type materiale for å øke levertiden på cellene istedenfor å redusere energiforbruk.

Selv om prosjektet ikke har fått utnyttet materialet i energieffektive elektrolyseceller, har prosjektet fått erfaring med bruk av dette type materiale i konvensjonelle celler. Denne type materiale kan potensielt øke levetiden til elektrolysecellene, noe som vil redusere avfall fra aluminiumsindustrien.

Aluminiumproduksjon krever mye energi. Energiforbruket avhenger blant annet av avstanden mellom anode og katode i elektrolysecellen. For å spare energi ønsker Hydro Aluminium AS å redusere avstanden mellom elektrodene. Når elektrolysecellen er i drift vil karbonkatoden i bunnen av elektrolysecellen være dekket med et ~20 cm tykt lag av flytende aluminium. Den effektive katodeoverflaten der aluminium blir felt ut vil derfor bestå av flytende aluminium. Kraftige magnetfelt vil indusere metallstrømning og bølger i metalloverflaten, som igjen gjør at man trenger en viss avstand mellom elektrodene for å unngå at metallet kommer i kontakt med anoden og fører til kortslutning. Det er derfor utfordrende å redusere elektrodeavstanden. Forskningsprosjektet skal lage en ny katode som reduserer bevegelser i metallet, muliggjør en mindre elektrodeavstand og reduserer engergiforbruket.