O que é um ânodo de carbono?
Eletrodos de carbono são muito úteis em algumas reações eletroquímicas devido a várias propriedades favoráveis. As reações eletroquímicas envolvem o transporte de elétrons de um lugar para outro e, se configurado adequadamente, produzem correntes elétricas úteis como resultado. A eletricidade pode ser armazenada, produzida ou consumida nas reações usadas nas baterias, na produção de metais e produtos químicos industriais, nos capacitores e nas células de combustível.
Eletrodos são a superfície sólida na qual ocorrem reações eletroquímicas de fluidos. O ânodo tem uma carga positiva e atrai elétrons, enquanto o cátodo tem uma carga negativa e atrai os íons positivos. Pela troca de elétrons do cátodo para o ânodo, a corrente elétrica é estabelecida. O carbono pode servir tanto para um ânodo quanto para um cátodo; no entanto, em ambas as aplicações, o carbono é geralmente combinado com outros elementos para aumentar a condutividade.
Na química orgânica, o carbono é frequentemente considerado em suas moléculas de hidrocarbonetos, os principais compostos da matéria viva e da matéria anteriormente viva. Os eletroquímicos pensam no carbono em seus estados sólidos de grafite e formas similares, quase puras, de carbono. O carbono ligado quase exclusivamente a outros átomos de carbono alcança um alto grau de elétrons deslocalizados que o tornam um bom condutor. Um ânodo de carbono é uma escolha preferida em eletroquímica por outros motivos, incluindo não toxicidade, baixo custo e flexibilidade.
O primeiro uso de carbono como material catódico foi demonstrado em 1792, quando a grafita substituiu com sucesso os metais em algumas baterias experimentais iniciais. Em uma bateria, a energia é armazenada no potencial eletroquímico dos reagentes e liberada conforme necessário.
Capacitores eletrônicos feitos de carbono armazenam carga elétrica entre eletrodos de carbono duplo de imensa área de superfície. Um lado da camada dupla atua como um cátodo de carbono e o outro como um ânodo de carbono. Os íons carregados positivamente se agarram ao lado catódico e as cargas negativas se agarram ao lado anódico. Quando descarregados, os elétrons são liberados para o circuito.
Um ânodo de carbono moldado feito de grafite artificial é usado na produção em larga escala de cloro, alumínio e silício. A produção de carboneto de cálcio, fósforo amarelo e ferroligas utiliza ânodos de carbono. Esses processos requerem energia. O ânodo de carbono é gradualmente consumido no processo, perdendo carbono como dióxido de carbono. Os ânodos perdem eficiência à medida que se degradam, levando ao uso de ânodos de óxido de metal nas modernas fábricas de cloro.
Nas células de combustível, a eletricidade é extraída diretamente do ânodo da reação eletroquímica - uma conversão muito eficiente quando comparada à energia gerada indiretamente pela combustão de combustíveis para acionar equipamentos mecânicos. O combustível geralmente é o gás hidrogênio e o oxidante é o oxigênio do ar. A célula de cátodo-ânodo-eletrólito é muito fina e é embalada em blocos de mais de 400 células dispostas em série. O ânodo de carbono desempenha uma função eletroquímica, mas também serve como uma maneira de dispersar catalisadores metálicos caros.