カーボンアノードとは？

カーボン電極は、いくつかの好ましい特性があるため、一部の電気化学反応において非常に有用です。 電気化学反応は、ある場所から別の場所への電子の輸送を伴い、適切に構成されていれば、結果として有用な電流を生成します。 電気は、バッテリー、工業用の金属および化学物質の製造、コンデンサー、燃料電池で使用される反応で保存、生産、または消費される場合があります。

電極は、流体の電気化学反応が起こる固体表面です。 陽極は正の電荷を持ち、電子を引き付けますが、陰極は負の電荷を持ち、正のイオンを引き付けます。 カソードからアノードへの電子の交換により、電流が確立されます。 炭素は、陽極または陰極の両方に役立ちます。 ただし、どちらのアプリケーションでも、通常、炭素は他の元素と結合して導電性を高めます。

有機化学では、炭素は、炭化水素分子、つまり生物および以前の生物の重要な化合物であると考えられています。 電気化学者は、グラファイトと同様のほぼ純粋な炭素形態の固体状態の炭素を考えています。 他の炭素原子にほぼ排他的に結合した炭素は、非伝導性の高い電子を生成し、それを優れた導体にします。 カーボンアノードは、無毒性、低コスト、柔軟性などのその他の理由から、電気化学分野で好まれています。

陰極材料としての炭素の最初の使用は、いくつかの実験的な初期の電池でグラファイトが金属にうまく置き換えられた1792年に実証されました。 バッテリーでは、エネルギーは反応物の電気化学ポテンシャルに蓄えられ、必要に応じて放出されます。

カーボン製の電子コンデンサーは、表面積の大きな二重カーボン電極の間に電荷を蓄えます。 二重層の片側はカーボンカソードとして機能し、もう一方はカーボンアノードとして機能します。 正に帯電したイオンは陰極側に付着し、負に帯電したイオンは陽極側に付着します。 放電すると、電子が回路に放出されます。

人造黒鉛で作られた成形カーボンアノードは、塩素、アルミニウム、シリコンの大規模生産に使用されます。 炭化カルシウム、黄リン、およびフェロアロイの生産には、カーボンアノードが使用されます。 これらのプロセスにはエネルギーが必要です。 カーボンアノードはプロセスで徐々に消費され、二酸化炭素を二酸化炭素として失います。 アノードは劣化するにつれて効率を失い、現代の塩素製造プラントでの金属酸化物アノードの使用を促しています。

燃料電池では、電気化学反応のアノードから直接電気が引き出されます。これは、機械装置を駆動するための燃料の燃焼によって間接的に生成されるエネルギーと比較すると、非常に効率的な変換です。 通常、燃料は水素ガスで、酸化剤は空気中の酸素です。 アノード-電解質混合-カソードセルは非常に薄く、直列に配置された400個を超えるセルのブロックにパッケージされています。 カーボンアノードは電気化学的な機能を果たしますが、高価な金属触媒を分散させる方法としても機能します。