¿Qué es un ánodo de carbono?
Los electrodos de carbono son muy útiles en algunas reacciones electroquímicas debido a varias propiedades favorables. Las reacciones electroquímicas implican el transporte de electrones de un lugar a otro y, si se configuran adecuadamente, producen como resultado corrientes eléctricas útiles. La electricidad se puede almacenar, producir o consumir en las reacciones, que se utilizan en baterías, la producción de metales y productos químicos industriales, condensadores y celdas de combustible.
Los electrodos son la superficie sólida en la que se producen reacciones electroquímicas de fluidos. El ánodo tiene una carga positiva y atrae electrones, mientras que el cátodo tiene una carga negativa y atrae los iones positivos. Mediante el intercambio de electrones del cátodo al ánodo, se establece la corriente eléctrica. El carbono puede servir tanto a un ánodo como a un cátodo; sin embargo, en ambas aplicaciones, el carbono generalmente se combina con otros elementos para aumentar la conductividad.
En química orgánica, a menudo se piensa en el carbono en sus moléculas de hidrocarburos, los compuestos clave de la materia viva y previamente viva. Los electroquímicos piensan en el carbono en sus estados sólidos de grafito y formas de carbono similares, casi puras. El carbono unido casi exclusivamente a otros átomos de carbono logra un alto grado de electrones deslocalizados que lo convierten en un buen conductor. Un ánodo de carbono es una opción preferida en electroquímica por otras razones, incluida la no toxicidad, el bajo costo y la flexibilidad.
El primer uso de carbono como material catódico se demostró en 1792 cuando el grafito reemplazó con éxito los metales en algunas baterías experimentales tempranas. En una batería, la energía se almacena en el potencial electroquímico de los reactivos y se libera según sea necesario.
Los condensadores electrónicos hechos de carbono almacenan carga eléctrica entre electrodos dobles de carbono de inmensa superficie. Un lado de la doble capa actúa como un cátodo de carbono y el otro como un ánodo de carbono. Los iones con carga positiva se adhieren al lado catódico, y las cargas negativas se adhieren al lado anódico. Cuando se descargan, los electrones se liberan al circuito.
Un ánodo de carbono moldeado hecho de grafito artificial se utiliza en la producción a gran escala de cloro, aluminio y silicio. La producción de carburo de calcio, fósforo amarillo y ferroaleaciones utiliza ánodos de carbono. Estos procesos requieren energía. El ánodo de carbono se consume gradualmente en el proceso, perdiendo carbono como dióxido de carbono. Los ánodos pierden eficiencia a medida que se degradan, lo que provoca el uso de ánodos de óxido metálico en las plantas modernas de fabricación de cloro.
En las celdas de combustible, la electricidad se extrae directamente del ánodo de la reacción electroquímica, una conversión muy eficiente en comparación con la energía generada indirectamente a través de la combustión de combustibles para impulsar equipos mecánicos. El combustible es generalmente gas hidrógeno y el oxidante es oxígeno del aire. La celda de cátodo de la mezcla de electrodos y ánodo es muy delgada y está empaquetada en bloques de más de 400 celdas dispuestas en serie. El ánodo de carbono realiza una función electroquímica, pero también sirve como una forma de dispersar catalizadores metálicos caros.