Im Fokus der Forschungsarbeit von Herrn Adamczyk stand die Evaluierung einer Upcyclingstrategie für MgO-C-Rezyklate zur Herstellung kohlenstofffreier Cermet-Anoden auf Basis von MgO und austenitischem rostfreiem Stahl 316L für die Primäraluminiumherstellung mittels Schmelzflusselektrolyse. Herr Adamczyk hat die einzelnen Degradationsmechanismen der Cermet-Anoden, darunter chemische Wechselwirkungen zwischen Anode und Elektrolyt, Oxidationsvorgänge, anodische Polarisation und aluminothermische Reduktion, systematisch untersucht und deren jeweilige Beiträge zum Korrosionsverhalten bewertet. Als wesentlicher chemischer Degradationsmechanismus wurde die MgO-Fluorierung identifiziert, wobei die offene Porosität des Anodenmaterials eine signifikante Rolle für die Elektrolytinfiltration und den Elementaustausch zwischen Anode und Elektrolyt spielt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde eine bei 900 °C voroxidierte Anode, die in chemischen Korrosionsuntersuchungen eine verringerte Elektrolytinfiltration gezeigt hatte, unter Elektrolysebedingungen mit der as-sintered Anode verglichen. Die Voroxidation verbessert dabei insbesondere während der ersten Stunden die Korrosionsbeständigkeit, beeinträchtigt jedoch die metallische Konnektivität der Anode und trägt dadurch zu einer Erhöhung der Betriebsspannung der Elektrolysezelle bei.

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Kurzfassung der kumulativen Dissertation von Dipl.-Ing. Alexander Adamczyk

A recyclate-based MgO–316L cermet was investigated as a carbon-free anode candidate for primary aluminum production. Current-free degradation resulted primarily from MgO fluorination and molten salt infiltration. Oxidation formed oxide and spinel phases that could mitigate corrosion of the Mg-containing fraction. Under anodic polarization during electrolysis, the relative contribution of steel-phase degradation increased. Compared with the as-sintered anode, pre-oxidation at 900 °C reduced material degradation under both chemical and electrochemical conditions, but impaired metallic connectivity and increased cell voltage. Although both anodes enabled aluminum formation, continued degradation prevented stable operation under the investigated conventional aluminum production conditions in Na-cryolite. Alternative Mg-containing phases, molten salt compositions and lower temperatures reduced Mg loss and highlighted promising directions for future research.