Τι είναι η άνοδος του άνθρακα;

Τα ηλεκτρόδια άνθρακα είναι πολύ χρήσιμα σε ορισμένες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις λόγω αρκετών ευνοϊκών ιδιοτήτων.Οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το ένα μέρος στο άλλο και, εάν διαμορφωθεί κατάλληλα, αποδίδουν χρήσιμα ηλεκτρικά ρεύματα ως αποτέλεσμα.Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί, να παράγεται ή να καταναλώνεται στις αντιδράσεις, οι οποίες χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες, η παραγωγή βιομηχανικών μετάλλων και χημικών ουσιών, πυκνωτών και κυττάρων καυσίμου. Τα ηλεκτρόδια είναι η στερεή επιφάνεια στην οποία εμφανίζονται ηλεκτροχημικές αντιδράσεις υγρού.Η άνοδος έχει θετικό φορτίο και προσελκύει ηλεκτρόνια, ενώ η κάθοδο έχει αρνητικό φορτίο και προσελκύει τα θετικά ιόντα.Με την ανταλλαγή ηλεκτρονίων από την κάθοδο στην άνοδο, δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα.Ο άνθρακας μπορεί να εξυπηρετήσει τόσο μια άνοδο ή κάθοδο.Ωστόσο, και στις δύο εφαρμογές, ο άνθρακας συνδυάζεται συνήθως με άλλα στοιχεία για την αύξηση της αγωγιμότητας.

Στην οργανική χημεία, ο άνθρακας συχνά θεωρείται στα μόρια των υδρογονανθράκων, στις βασικές ενώσεις της ζωής και στην προηγούμενη διαβίωση.Οι ηλεκτροχημικοί σκέφτονται τον άνθρακα στις στερεές του καταστάσεις γραφίτη και παρόμοιες, σχεδόν καθαρές μορφές άνθρακα.Ο άνθρακας που συνδέεται σχεδόν αποκλειστικά με άλλα άτομα άνθρακα επιτυγχάνει υψηλό βαθμό απομακρυσμένων ηλεκτρονίων που το καθιστούν καλό αγωγό.Μια άνοδος άνθρακα είναι μια ευνοημένη επιλογή στην ηλεκτροχημεία για άλλους λόγους, συμπεριλαμβανομένης της μη τοξικότητας, του χαμηλού κόστους και της ευελιξίας.

Η πρώτη χρήση του άνθρακα ως καθοδικού υλικού αποδείχθηκε το 1792 όταν ο γραφίτης αντικατέστησε με επιτυχία μέταλλα σε ορισμένες πειραματικές πρώιμες μπαταρίες.Σε μια μπαταρία, η ενέργεια αποθηκεύεται στο ηλεκτροχημικό δυναμικό των αντιδραστηρίων και απελευθερώνεται όπως είναι απαραίτητο.Η μία πλευρά του διπλού στρώματος λειτουργεί ως κάθοδος άνθρακα και η άλλη ως άνοδος άνθρακα.Τα θετικά φορτισμένα ιόντα προσκολλώνται στην καθοδική πλευρά και χρεώνουν αρνητικά την προσκολλημένη στην ανοδική πλευρά.Όταν απελευθερώνονται, τα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται στο κύκλωμα.

Μια χυτευμένη άνοδος άνθρακα που κατασκευάζεται από τεχνητό γραφίτη χρησιμοποιείται στην παραγωγή μεγάλης κλίμακας χλωρίου, αλουμινίου και πυριτίου.Η παραγωγή καρβιδίου ασβεστίου, κίτρινου φωσφόρου και Ferrooloys χρησιμοποιεί ανόδους άνθρακα.Αυτές οι διαδικασίες απαιτούν ενέργεια.Η άνοδος του άνθρακα καταναλώνεται σταδιακά κατά τη διαδικασία, χάνοντας τον άνθρακα ως διοξείδιο του άνθρακα.Οι ανόδους χάνουν την αποτελεσματικότητα καθώς υποβαθμίζουν, προκαλώντας τη χρήση ανόδων οξειδίου των μετάλλων σε μοντέρνα μονάδες παραγωγής χλωρίου.

Στα κύτταρα καυσίμου, η ηλεκτρική ενέργεια αντλείται απευθείας από την άνοδο της ηλεκτροχημικής αντίδρασης mdash.Μια πολύ αποτελεσματική μετατροπή σε σύγκριση με την ενέργεια που παράγεται έμμεσα μέσω της καύσης καυσίμων για την οδήγηση μηχανικού εξοπλισμού.Το καύσιμο είναι συνήθως αέριο υδρογόνου και το οξειδωτικό είναι οξυγόνο από τον αέρα.Το κύτταρο μίγματος ανόδου-ηλεκτρολύτη είναι πολύ λεπτό και συσκευάζεται σε μπλοκ πάνω από 400 κύτταρα διατεταγμένα σε σειρά.Η άνοδος του άνθρακα εκτελεί μια ηλεκτροχημική λειτουργία, αλλά χρησιμεύει επίσης ως τρόπος διασποράς των ακριβών μεταλλικών καταλυτών.