الآلية الفيزيائية لتشكيل الطوب الحراري والفقاعات AZS
المنصهرالطوب AZSيحتوي على الكثير من المسام بداخله، ويمتلئ الجزء الداخلي من هذه المسام بالغاز. تكوين الغاز هو تقريبًا نفس تكوين الهواء، أي أنه يتكون أساسًا من النيتروجين والأكسجين وكمية صغيرة من غاز ثاني أكسيد الكربون. مع زيادة وقت الاتصال بين الطوب AZS والسائل الزجاجي، بسبب تآكل سطح الطوب، سيتم كشف الفراغات الداخلية، وسيتم إطلاق الغاز المملوء بالداخل في نفس الوقت لتشكيل فقاعات.
الآلية الكيميائية لتشكيل الفقاعات وصهر AZS
تحتوي المادة المقاومة للحرارة المنصهرة AZS على عناصر شوائب يمكن أكسدتها لتكوين غاز، مثل الكربون والكبريت وكربيد الزركونيوم والنيتريد وأكسيد النيتروجين وما إلى ذلك. عندما يتم تسخين الطوب الحراري AZS إلى أعلى من 1400 درجة، فإن عناصر الشوائب هذه سوف تخضع لتفاعل الأكسدة لتكوين النيتروجين المقابل وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والغازات الأخرى.
عندما يتم تبريد وتسخين الطوب المنصهر AZS مرة أخرى، يتم إنشاء فقاعات الأكسجين والفقاعات الثانوية بشكل عام عند نقطة الاتصال بين السائل الزجاجي والطوب AZS المنصهر. وذلك لأن الطوب المصبوب AZS يحتوي بشكل عام على كمية صغيرة (<0.3% (mass fraction)) of variable valence elements, such as iron (Fe, Fe) or titanium (Ti, Ti). These variable valence elements can change their valence state with the change of temperature, thereby completing the role of absorbing or releasing oxygen.
عندما تنخفض درجة الحرارة، تتحرك معادلة التفاعل في الاتجاه الموجب، مما يؤدي إلى تكوين Fe3+. عندما ترتفع درجة الحرارة، تسير معادلة التفاعل في الاتجاه المعاكس (رد فعل عكسي)، مما يؤدي إلى تكوين O2.
سبب آخر لتوليد الأكسجين هو التفاعل الكهروكيميائي بين مصهور الزجاج والطوب الحراري AZS، أو التفاعل الكهروكيميائي "البعيد" عندما لا يكون ذوبان الزجاج والحراريات AZS على اتصال. الفلزات القلوية أو أيونات الفلزات القلوية الأرضية هي المسؤولة عن نقل الإلكترونات. في تفاعل البطارية هذا، تتأكسد أيونات الأكسجين (O2-) الموجودة في الزجاج المنصهر إلى أكسجين (O2).
يكون ذوبان الزجاج على اتصال مع الطوب المصبوب AZS. يكون تركيز الفلز القلوي أو أيونات الفلز القلوي الترابي في مصهور الزجاج أكبر بكثير من تركيزه في المواد المقاومة للحرارة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لتسلل الطور الزجاجي، فإن هذه الأيونات المعدنية Mn+ سوف تنتشر في المادة المقاومة للحرارة. والنتيجة هي أنه يحيد الإلكترونات المنتشرة في المادة المقاومة للحرارة AZS، ويحافظ على الحياد الكهربائي.
