本论文结合目前国内外铝电解工业的最新研究动态，对氧化铝的溶解特性和惰性电极电解过程进行了观测，研究了金属和金属-氧化铝惰性阳极在各种低温电解质体系中的性能。 利用透明石英槽对氧化铝在熔融冰晶石中的溶解行为进行了研究，认为氧化铝在熔融冰晶石中的溶解分为二步，即氧化铝快速溶解和电解质表面形成聚合物的氧化铝的脱落与溶解。氧化铝的溶解速度与搅拌速度、氧化铝的预热温度、电解质的温度以及氧化铝的种类有关。 利用双室透明石英电解槽研究铝电解金属阳极上气泡的析出行为，发现在低电流密度下，电解开始的一段时间内，新生的氧用于氧化金属阳极表面以形成氧化物膜，此时阳极周围没有氧气气泡析出而阴极上有铝雾生成。当阳极上形成足够厚的氧化膜后，阳极表面才析出氧气。在高电流密度下，由于单位时间内在阳极上产生氧量高于其用于氧化金属阳极表面所需的氧量，电解一开始阳极上就有氧气气泡析出。 对低电流密度电解情况下，阳极气泡的析出是一个动态过程，它先在阳极表面形核，形成多个球形和半球形小气泡，在电解液浮力、界面张力的作用以及产生氧气量增多而使气泡内部压力的作用下，这些小气泡不断长大，并进行汇聚，数量减少，最后形成一个大气泡。气泡形状也由球形逐渐变为椭圆形，并不断向水平方向拉伸，并且在阳极表面振动、“挣扎”，最终从阳极表面脱离开。气泡在阳极上长大和逗留的时间与电流密度、阳极的成份和阳极尺寸等因素有关。 在双室透明电解槽的电解过程中，阴极上产生的金属雾弥散入电解质中，并从阴极室底部扩散入阳极室。阳极上产生的气体排斥电解质进入阴极室，其结果是阳极室液面降低，而阴极室液面上升，这佐证了邱竹贤提出的润湿性规律，即正在析出气体的阳极有排斥电解液的作用，而正在析出金属的阴极有吸引电解液的作用。 使用惰性阳极在不同分子比下的冰晶石熔盐中进行电解研究发现，分子比越低，阳极腐蚀速率越大。较适合惰性阳极电解的分子比在1.6～1.8之间，可得到质量在98％以上的金属铝产品，阳极腐蚀速率大约在22mm/a。 通过对Fe-Ni-(Al2O3)惰性阳极在20.6NaF-43.2AlF3-22BaF2-14.2CaF2(wt％)重电解质体系中的研究发现，实验室研究的电流效率可达到80％以上，铝产品质量达到99.4％，说明重电解质的使用有利于提高电流效率及产品铝的质量。 采用熔盐电解法在炭阴极上电镀TiB2铝电解用惰性阴极材料，电解温度800℃，电解质组成为4.8wt％KCl，55.7wt％KF，15.3wt％K2TiF6，24.2wt％KBF4，电流密度为0.3A/cm2，电解时间为3h，并配合Fe-Ni金属阳极在低温冰晶石体系中进行了电解测试。结果表明，电解过程平稳，电解产品铝较好的沉积在TiB2阴极上，它们之间的湿润性较好。 论文还从热力学角度分析了电解过程各种反应发生的可能性；讨论了阳极的腐蚀速率的主要影响因素，认为它和AlF3浓度、氧化铝浓度、电流密度、阴极表面积以及极距的高低密切相关。