Vad är en kolanod?
Kolelektroder är mycket användbara i vissa elektrokemiska reaktioner på grund av flera gynnsamma egenskaper. Elektrokemiska reaktioner involverar transport av elektroner från en plats till en annan och, om de konfigureras på lämpligt sätt, ger användbara elektriska strömmar som resultat. Elektricitet kan lagras, produceras eller förbrukas i reaktionerna, som används i batterier, produktion av industriella metaller och kemikalier, kondensatorer och bränsleceller.
Elektroder är den fasta ytan vid vilken vätskeelektrokemiska reaktioner inträffar. Anoden har en positiv laddning och drar till sig elektroner, medan katoden har en negativ laddning och drar till sig de positiva jonerna. Genom utbyte av elektroner från katoden till anoden upprättas elektrisk ström. Kol kan tjäna både en anod eller katod; i båda applikationerna kombineras emellertid kol normalt med andra element för att öka konduktiviteten.
I organisk kemi är kol ofta tänkt på i kolväte molekyler, de viktigaste föreningarna av levande och tidigare levande material. Elektrokemister tänker på kol i dess fasta tillstånd av grafit och liknande, nästan rena kolformer. Kol bundet nästan uteslutande till andra kolatomer uppnår en hög grad av delokaliserade elektroner som gör det till en bra ledare. En kolanod är ett gynnat val inom elektrokemi av andra skäl inklusive icke-toxicitet, låg kostnad och flexibilitet.
Den första användningen av kol som ett katodiskt material demonstrerades 1792 när grafit framgångsrikt ersatte metaller i några experimentella tidiga batterier. I ett batteri lagras energi i reaktanternas elektrokemiska potential och frigörs vid behov.
Elektroniska kondensatorer tillverkade av kol lagrar elektrisk laddning mellan dubbla kolelektroder med enorm yta. Den ena sidan av det dubbla skiktet fungerar som en kolkatod och den andra som en kolanod. De positivt laddade jonerna klamrar fast vid den katodiska sidan och laddar negativt fast vid den anodiska sidan. Vid urladdning släpps elektroner till kretsen.
En gjuten kolanod tillverkad av konstgjord grafit används i storskalig produktion av klor, aluminium och kisel. Tillverkning av kalciumkarbid, gul fosfor och ferrolegeringar använder kolanoder. Dessa processer kräver energi. Kolanoden förbrukas gradvis i processen och förlorar kol som koldioxid. Anoderna förlorar effektiviteten när de försämras, vilket medför användning av metalloxidanoder i moderna klortillverkningsanläggningar.
I bränsleceller dras elektricitet direkt från anoden för den elektrokemiska reaktionen - en mycket effektiv omvandling jämfört med energi som genereras indirekt genom förbränning av bränslen för att driva mekanisk utrustning. Bränslet är vanligtvis vätgas, och oxidanten är syre från luften. Anod-elektrolytblandning-katodcellen är mycket tunn och är förpackad i block med mer än 400 celler arrangerade i serie. Kolanoden har en elektrokemisk funktion, men fungerar också som ett sätt att sprida dyra metalliska katalysatorer.