電解鋁是高耗能產業，碳排放占全國碳排放總量約5%，其中電能消耗占電解鋁碳排放的80%以上。陽極是鋁電解槽的心臟，由鋁導桿、鋁-鋼爆炸焊片、水平鋼爪梁、鋼爪頭和陽極炭塊組成。由于多種材料與結構的復雜性，多年來，盡管我國電解鋁節能研究取得了巨大進步，但陽極結構及其節能研究長期停滯不前。

近日，一種新型均流式復合陽極鋼爪及全自動生產線在河南鄭州大學研制成功，已完成工業應用試驗，節能效果顯著。

鄭州大學梁學民教授團隊聯合鄭州輕冶科技股份有限公司、洛陽銅一金屬復合材料發展有限公司，針對鋁電解槽陽極節能技術瓶頸，經歷多年研究，開發了鋁電解槽“均流式復合陽極鋼爪”。利用編程軟件建立鋁電解槽物理模型單元，使用ANSYS進行了仿真模擬，根據基礎電工學原理，提出了一種新型均流式陽極結構，陽極電流分布優化效果顯著；在自主研發的新型金屬復合材料的基礎上，通過特殊結構設計改變陽極鋼爪導電路徑和電流分布，大幅提高了陽極鋼爪的導電特性，實現了鋁電解陽極電流的均勻分布。

目前，均流式復合陽極鋼爪已在河南、內蒙、青海、云南多家電解鋁廠400kA、500kA及600kA電解槽上分別開展工業試驗和示范。初步測試結果：由于該復合材料具有高強度和高導電的雙重優越特性，復合陽極鋼爪不僅能夠完全替代現有陽極爆炸焊接結構，實現鋼爪梁全界面電流的均勻分布，陽極鋼爪電壓降降低達到29.7~35.1mV,噸鋁節電達95~112kWh。而且，實際工業應用表明，結構強度大大提高。

據悉，該技術在材料研制、復合陽極結構以及成套全自動機器人生產線等方面已申請國家專利11項，獲得授權專利7項。

目前，鄭州輕冶科技股份有限公司首條均流式復合陽極全自動生產線已研制成功，并可根據不同容量電解槽陽極結構提供不同設計方案選擇，具備了大規模工業應用的條件。該技術的應用，突破了陽極節能的技術瓶頸，節能效益巨大、應用前景廣闊。