Was ist eine Kohlenstoffanode?

Kohlenstoffelektroden sind bei einigen elektrochemischen Reaktionen aufgrund mehrerer günstiger Eigenschaften sehr nützlich.Elektrochemische Reaktionen beinhalten den Transport von Elektronen von einem Ort zum anderen und ergeben, wenn sie angemessen konfiguriert sind, nützliche elektrische Ströme als Ergebnis.Elektrizität kann in den Reaktionen gespeichert, erzeugt oder verbraucht werden, die in Batterien verwendet werden, die Produktion von Industriemetallen und Chemikalien, Kondensatoren und Brennstoffzellen.

Elektroden sind die feste Oberfläche, bei der flüssige elektrochemische Reaktionen auftreten.Die Anode hat eine positive Ladung und zieht Elektronen an, während die Kathode eine negative Ladung hat und die positiven Ionen anzieht.Durch den Austausch von Elektronen aus der Kathode zur Anode wird der elektrische Strom festgelegt.Kohlenstoff kann sowohl eine Anode als auch eine Kathode dienen;In beiden Anwendungen wird Kohlenstoff jedoch normalerweise mit anderen Elementen kombiniert, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.

In der organischen Chemie wird in seinen Kohlenwasserstoffmolekülen, die Schlüsselverbindungen des Lebens und der zuvor lebenden Materie, häufig an Kohlenstoff angesehen.Elektrochemiker denken an Kohlenstoff in seinen festen Zuständen von Graphit und ähnlichen, fast reinen Kohlenstoffformen.Der Kohlenstoff, der fast ausschließlich an andere Kohlenstoffatome gebunden ist, erreicht ein hohes Maß an delokalisierten Elektronen, die es zu einem guten Leiter machen.Eine Kohlenstoffanode ist aus anderen Gründen eine bevorzugte Wahl in der Elektrochemie, einschließlich Nichttoxizität, niedriger Kosten und Flexibilität.

Die erste Verwendung von Kohlenstoff als kathodisches Material wurde 1792 nachgewiesen, als Graphit in einigen experimentellen frühen Batterien erfolgreich Metalle ersetzte.In einer Batterie wird Energie im elektrochemischen Potential der Reaktanten gespeichert und nach Bedarf freigesetzt.

Elektronische Kondensatoren aus der elektrischen Ladung von Kohlenstoffspeichern zwischen doppelten Kohlenstoffelektroden der immensen Oberfläche.Eine Seite der Doppelschicht wirkt als Kohlenstoffkathode und die andere als Kohlenstoffanode.Die positiv geladenen Ionen klammern sich an der kathodischen Seite und lädt sich negativ an der anodischen Seite fest.Bei der Entlassung werden Elektronen in die Schaltung freigesetzt.

Eine geformte Kohlenstoffanode aus künstlichem Graphit wird in der großräumigen Produktion von Chlor, Aluminium und Silizium verwendet.Die Produktion von Calciumcarbid, gelbem Phosphor und Ferroalloys verwendet Kohlenstoffanoden.Diese Prozesse erfordern Energie.Die Kohlenstoffanode wird allmählich konsumiert und verliert Kohlenstoff als Kohlendioxid.Die Anoden verlieren die Effizienz, wenn sie sich verschlechtern, was die Verwendung von Metalloxid -Anoden in modernen Chlorherstellungsanlagen veranlasst.

In Brennstoffzellen wird Elektrizität direkt aus der Anode der elektrochemischen Reaktion mdash gezogen.Eine sehr effiziente Umwandlung im Vergleich zu Energie, die indirekt durch Verbrennung von Kraftstoffen zum Antrieb mechanischer Geräte erzeugt wurde.Der Kraftstoff ist normalerweise Wasserstoffgas und das Oxidationsmittel ist Sauerstoff aus der Luft.Die Anode-Elektrolyt-Mix-Cathode-Zelle ist sehr dünn und ist in Blöcken von mehr als 400 Zellen verpackt, die in Reihe angeordnet sind.Die Kohlenstoffanode führt eine elektrochemische Funktion aus, dient aber auch als Möglichkeit, teure metallische Katalysatoren zu zerstreuen.