Co je uhlíková anoda?

Uhlíkové elektrody jsou velmi užitečné v některých elektrochemických reakcích kvůli několika příznivým vlastnostem. Elektrochemické reakce zahrnují transport elektronů z jednoho místa na druhé a pokud jsou správně nakonfigurovány, výsledkem jsou užitečné elektrické proudy. Elektřina může být skladována, vyráběna nebo spotřebována při reakcích, které se používají v bateriích, při výrobě průmyslových kovů a chemikálií, kondenzátorech a palivových článcích.

Elektrody jsou pevný povrch, na kterém dochází k elektrochemickým reakcím v tekutině. Anoda má kladný náboj a přitahuje elektrony, zatímco katoda má záporný náboj a přitahuje pozitivní ionty. Výměnou elektronů z katody na anodu se vytvoří elektrický proud. Uhlík může sloužit jako anoda nebo katoda; v obou aplikacích je však uhlík obvykle kombinován s dalšími prvky pro zvýšení vodivosti.

V organické chemii je uhlík často považován v uhlovodíkových molekulách, klíčových sloučeninách živé a dříve živé hmoty. Elektrochemici myslí na uhlík v jeho pevných skupinách grafitu a podobné, téměř čisté formy uhlíku. Uhlík vázaný téměř výhradně na jiné atomy uhlíku dosahuje vysokého stupně delokalizovaných elektronů, díky kterým je dobrým dirigentem. Uhlíková anoda je v elektrochemii oblíbenou volbou z jiných důvodů, včetně netoxicity, nízkých nákladů a flexibility.

První použití uhlíku jako katodického materiálu bylo prokázáno v roce 1792, kdy grafit úspěšně nahradil kovy v některých experimentálních časných bateriích. V baterii je energie uložena v elektrochemickém potenciálu reakčních složek a podle potřeby uvolněna.

Elektronické kondenzátory vyrobené z uhlíkového elektrického náboje mezi dvojitými uhlíkovými elektrodami obrovské plochy. Jedna strana dvojité vrstvy působí jako uhlíková katoda a druhá jako uhlíková anoda. Pozitivně nabité ionty ulpívají na katodové straně a záporně nabité na anodické straně. Při vybití se do obvodu uvolní elektrony.

Tvarovaná uhlíková anoda vyrobená z umělého grafitu se používá při výrobě chloru, hliníku a křemíku ve velkém měřítku. Při výrobě karbidu vápníku, žlutého fosforu a feroslitin se používají uhlíkové anody. Tyto procesy vyžadují energii. Při tomto postupu se uhlíková anoda postupně spotřebovává a ztrácí uhlík jako oxid uhličitý. Anody ztrácejí účinnost, když se zhoršují, což vede k použití anod oxidů kovů v moderních výrobních provozech na výrobu chloru.

V palivových článcích je elektřina odebírána přímo z anody elektrochemické reakce - velmi účinná přeměna ve srovnání s energií generovanou nepřímo spalováním paliv k pohonu mechanických zařízení. Palivem je obvykle vodík a oxidantem je kyslík ze vzduchu. Anoda-elektrolytová směs-katodová buňka je velmi tenká a je balena v blocích více než 400 článků uspořádaných v sérii. Uhlíková anoda plní elektrochemickou funkci, ale také slouží jako způsob, jak rozptýlit drahé kovové katalyzátory.