ホール・エルー法は主要な工業プロセスである 方法 アルミニウムの製錬には、アルミナ（酸化アルミニウム、Al₂O₃）を溶融氷晶石（Na₃AlF₆）に溶解し、溶融塩浴を電気分解する方法が用いられます。陰極ではアルミニウム金属が析出し、陽極ではアルミナ由来の酸素が炭素と反応して二酸化炭素が生成されます。この製法により、アルミニウムは広く普及し、手頃な価格で入手できるようになりました。
ホール＝エルー法
1886-04-23
- Charles Martin Hall
- Paul Héroult
（画像はイメージです）
ホール・エルー法が開発される以前は、アルミニウムは鉱石からの抽出が極めて困難であったため、金よりも価値の高い貴金属と考えられていました。このプロセスは、ポットと呼ばれる大型電解槽内で、940～980℃の高温で行われます。アルミナは融点が非常に高い（2000℃以上）ため、直接電解することは現実的ではありませんでした。重要な革新は、アルミナを溶解する溶融氷晶石を溶媒として使用することでした。氷晶石はアルミナよりもはるかに低い融点を持つため、必要なエネルギーを大幅に削減できます。
セルは、陰極として機能する炭素で覆われた鋼製のシェルで構成されています。電解液中に懸濁された炭素ブロックが陽極として機能します。電気分解中、溶解したアルミナからのアルミニウムイオンは陰極で還元され、溶融アルミニウムが生成されます。溶融アルミニウムはポットの底に沈み、定期的に取り出されます。[latex]Al^{3+} + 3e^- rightarrow Al(l)[/latex]。陽極では、酸化物イオンが酸化されて酸素ガスが生成されます。この酸素はすぐに高温の炭素陽極と反応して二酸化炭素を生成します。[latex]2O^{2-} + C(s) rightarrow CO_2(g) + 4e^-[/latex]。炭素陽極はプロセスで消耗するため、定期的に交換する必要があります。全体の反応は[latex]2Al_2O_3 + 3C rightarrow 4Al + 3CO_2[/latex]です。
このプロセスは非常にエネルギー集約的で、世界の電力のかなりの部分を占めています。そのため、アルミニウム精錬所は安価な水力発電所の近くに立地することが多いのです。エネルギー消費量が多いことから、アルミニウムのリサイクルは非常に有利です。リサイクルに必要なエネルギーは、鉱石から一次アルミニウムを生産するのに必要なエネルギーのわずか約5%で済むからです。
UNESCO Nomenclature: 3305
化学工学
タイプ
工業プロセス
混乱
革命的
使用法
広く普及している
前駆物質
- ハンス・クリスチャン・エルステッドとフリードリヒ・ヴェーラーによる化学還元を用いたアルミニウムの分離
- ボーキサイトをアルミナに精製するためのバイヤー法
- マイケル・ファラデーの電気分解に関する研究
- マイケル・ファラデーによるダイナモの発明により、大規模な発電が可能になった。
アプリケーション
- 世界のアルミニウム生産量のほぼすべてを生産
- 航空機フレームの航空宇宙産業
- 自動車産業におけるエンジンブロックおよびボディパネル
- 窓枠および構造要素の建設
- 飲料缶およびホイル用包装材
特許:
- US400664
潜在的なイノベーションのアイデア
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歴史的背景
ホール＝エルー法
（日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。）
