低品位有色金属矿和废杂二次资源（如铜氧化矿、粉煤灰、电子废弃物、电镀污泥等）的高效增值利用备受关注，湿法冶金工艺被认为是最佳路线，将产生大量的低浓、多金属溶液，在直接电化学提取金属时，严重的浓差极化，将导致杂质金属还原和剧烈的析氢副反应，造成电流效率和产品纯度低。现有工艺往往是通过萃取-电积、置换粗金属或蒸发-沉淀金属盐等方式来处理，存在流程长、污染重、产品附加值低等问题。

从低浓金属溶液直接电解高纯-功能金属材料，兼具短流程、清洁化和高附加值的优点。报告人一方面通过强化离子传质和气泡分离，降低浓差极化来加速主反应，抑制副反应，高效电解高附加值金属粉；另一方面，利用析氢副反应，通过气泡吸附-分离和电结晶的匹配控制，调节产物的微纳结构，提高金属提取速率，或制备功能化的金属材料。

基于此，提出超重力强化电化学冶金新方法，形成低浓溶液高效、选择性电化学提取高纯金属粉新技术；解析气-液-固三相界面电沉积金属膜孔结构形成与演变机制，制备能源电化学存储与转化用高活性、3D多孔电极；提出低镓溶液镓电结晶与碱介质再生新过程，建成高铝粉煤灰提取高纯镓中试线。研究结果有望为低品位金属资源高值化利用提供创新思路。