Co to jest anoda węglowa?
Elektrody węglowe są bardzo przydatne w niektórych reakcjach elektrochemicznych ze względu na kilka korzystnych właściwości. Reakcje elektrochemiczne obejmują transport elektronów z jednego miejsca do drugiego i, jeśli odpowiednio skonfigurowane, dają w rezultacie użyteczne prądy elektryczne. Energia elektryczna może być magazynowana, wytwarzana lub konsumowana w reakcjach, które są wykorzystywane w akumulatorach, produkcji metali przemysłowych i chemikaliów, kondensatorach i ogniwach paliwowych.
Elektrody to stała powierzchnia, na której zachodzą płynne reakcje elektrochemiczne. Anoda ma ładunek dodatni i przyciąga elektrony, a katoda ma ładunek ujemny i przyciąga jony dodatnie. Poprzez wymianę elektronów z katody na anodę powstaje prąd elektryczny. Węgiel może służyć zarówno anodzie, jak i katodzie; jednak w obu zastosowaniach węgiel jest zwykle łączony z innymi pierwiastkami w celu zwiększenia przewodności.
W chemii organicznej często uważa się węgiel za cząsteczki węglowodorów, kluczowe związki żywej i wcześniej żywej materii. Elektrochemicy myślą o węglu w stanie stałym grafitu i podobnych, prawie czystych formach węgla. Węgiel związany prawie wyłącznie z innymi atomami węgla osiąga wysoki stopień zdelokalizowanych elektronów, co czyni go dobrym przewodnikiem. Anoda węglowa jest preferowanym wyborem w elektrochemii z innych powodów, w tym nietoksyczności, niskich kosztów i elastyczności.
Pierwsze użycie węgla jako materiału katodowego zostało zademonstrowane w 1792 r., Kiedy grafit z powodzeniem zastąpił metale w niektórych eksperymentalnych wczesnych bateriach. W akumulatorze energia jest magazynowana w potencjale elektrochemicznym reagentów i uwalniana w razie potrzeby.
Kondensatory elektroniczne wykonane z węgla magazynują ładunek elektryczny między podwójnymi elektrodami węglowymi o ogromnej powierzchni. Jedna strona podwójnej warstwy działa jak katoda węglowa, a druga jako anoda węglowa. Dodatnio naładowane jony przylegają do strony katodowej, a ujemnie ładują się do strony anodowej. Po rozładowaniu elektrony są uwalniane do obwodu.
Formowana anoda węglowa wykonana ze sztucznego grafitu jest stosowana w produkcji chloru, aluminium i krzemu na dużą skalę. Produkcja węglika wapnia, żółtego fosforu i żelazostopów wykorzystuje anody węglowe. Procesy te wymagają energii. Anoda węglowa jest stopniowo zużywana w procesie, tracąc węgiel jako dwutlenek węgla. Anody tracą wydajność w miarę ich degradacji, co zachęca do stosowania anod tlenku metalu w nowoczesnych zakładach produkcji chloru.
W ogniwach paliwowych energia elektryczna pobierana jest bezpośrednio z anody reakcji elektrochemicznej - bardzo wydajna konwersja w porównaniu z energią wytwarzaną pośrednio przez spalanie paliw w celu napędzania urządzeń mechanicznych. Paliwem jest zwykle wodór, a utleniaczem jest tlen z powietrza. Ogniwo mieszane anoda-elektrolit-katoda jest bardzo cienkie i jest zapakowane w bloki ponad 400 ogniw ułożone szeregowo. Anoda węglowa pełni funkcję elektrochemiczną, ale służy również jako sposób na rozproszenie drogich katalizatorów metalicznych.