¿Por qué se utilizan electrodos de grafito en la electrólisis?

Los electrodos de grafito se utilizan en la tecnología de electrólisis, en la que la corriente eléctrica impulsa las reacciones químicas. Proporcionan electricidad, catalizan reacciones químicas y mejoran el rendimiento en laboratorios industriales y educativos. En este blog, veremos por qué los electrodos de grafito son los más adecuados para la electrólisis y qué propiedades de los electrodos de grafito los hacen idóneos para su uso en este campo específico.

¿Qué es la electrólisis?

La electrólisis es una reacción química no espontánea provocada por la electricidad. Un compuesto se descompone mediante una corriente eléctrica, normalmente en forma fundida o acuosa. La electrólisis se utiliza para la extracción de metales y en experimentos de investigación a pequeña escala. Una vez aplicada la corriente, ésta fluye entre el ánodo (electrodo positivo) y el cátodo (electrodo negativo). La elección del material correcto para el electrodo es lo que hace que este proceso sea eficaz, y el grafito cumple su función a la perfección.

¿Por qué es mejor utilizar electrodos de grafito?

Excelente conductividad eléctrica

El grafito es un conductor de electricidad increíblemente bueno porque sus electrones tienen mucha libertad de movimiento. Se necesita una corriente eléctrica continua para romper los enlaces químicos en una solución para electrólisis. La excepcional conductividad eléctrica del grafito hace posible que la electrólisis continúe sin interrupciones ni resistencias a la corriente que fluye. Tiene la conductividad eléctrica más alta de todos los materiales no metálicos, al menos un poco mejor que el carbono. Al tener una conductividad similar a la de los metales, el grafito es competitivo (en términos de coste) y no sufre corrosión.

Alta estabilidad térmica

Otra ventaja del grafito es su estabilidad térmica. Además, la electrólisis puede producir mucho calor (especialmente en situaciones industriales a gran escala). Los electrodos de grafito pueden soportar estas temperaturas extremas sin oxidarse, fundirse ni agrietarse. La fusión o el deterioro de los materiales de los electrodos debido al calor señalan el final, y hay que detener la producción. Esta estabilidad térmica significa que puede sobrevivir a los arduos entornos industriales, como la fundición de metales y el procesamiento químico, en los que el calor es una constante.

Inercia química

Dado que el grafito es químicamente inerte, esta característica es fundamental en este tipo de aplicaciones en las que el electrodo no debe reaccionar con el electrolito ni con los productos químicos producidos. Las reacciones secundarias en el material del electrodo podrían contaminar el producto y limitar la electrólisis. El hecho de que el grafito sea impermeable a los ácidos, las bases y la mayoría de los productos químicos mitiga estos riesgos. Garantizar esta inercia da como resultado un electrodo, que fabrica productos puros y es responsable de una duración de vida infinitesimal más larga.

Relación coste-eficacia

El grafito es más barato que otros materiales para electrodos. El platino, muy buen conductor y metal inerte, es demasiado caro para utilizarlo en cantidades industriales. Sin embargo, el grafito es más barato y puede ofrecer un rendimiento excelente para fines científicos. El grafito tiene un buen precio, lo que facilita a las empresas obtener la máxima eficacia sin dejar de controlar los costes. Dado que el grafito es muy resistente, no es necesario sustituirlo con tanta frecuencia, lo que reduce los costes.

Ventajas de los electrodos de grafito

Durabilidad y longevidad

Los electrodos de grafito son muy fiables y versátiles. En las operaciones de electrólisis industrial, la sustitución frecuente de los electrodos supone tiempos de inactividad por mantenimiento y también mayores gastos. El grafito de larga duración puede utilizarse varias veces, lo que evita que el proceso se atasque y elimina los costes de mantenimiento. Los electrodos de grafito con un ciclo de vida más largo son esenciales en el sector de la fabricación de acero de gran volumen porque la producción es continua.

Facilidad de manejo

Como el grafito es más ligero que los metales, resulta más fácil moldearlo en el medio de electrólisis. Es útil en investigaciones de laboratorio que necesitan electrodos de varios tamaños y formas. Su ligereza se traduce en una mayor seguridad durante el montaje y el uso para los trabajadores que realizan la electrólisis de los equipos. El grafito puede moldearse a tamaños exactos para su uso en procesos industriales porque es mecanizable, lo que lo hace versátil.

Contaminación mínima

El grafito es químicamente inerte tanto para el electrolito como para los productos de la electrólisis. Esto también evita la contaminación, ya que la pureza del producto es una necesidad para los productos farmacéuticos y alimentarios y en la fabricación de alta tecnología. Al reducir los contaminantes, los fabricantes pueden fabricar productos de alta calidad sin ningún problema utilizando grafito.

Compatibilidad con diferentes electrolitos

Los electrodos de grafito no presentan corrosión en electrolitos ácidos o básicos comunes, incluso neutros, lo que los hace muy adecuados para muchas otras progresiones de la electrólisis. Son altamente resistentes a la mayoría de las condiciones químicamente corrosivos, y como consecuencia en todo el mundo acompaña ampliamente el uso.

Electrodos de grafito en la industria

Fabricación de acero

En el proceso de fabricación de acero en horno de arco eléctrico (EAF), un arco eléctrico entre el electrodo de grafito y la chatarra funde el metal para reciclar el acero viejo. En este caso, el grafito necesita una gran conductividad eléctrica y resistencia a las altas temperaturas. Grafitizado Los electrodos son muy duraderos, por lo que mantienen el proceso siderúrgico en marcha sin interrupciones, aumentando así la producción. La siderurgia por arco eléctrico es atractiva porque utiliza chatarra de acero (en lugar de mineral y carbón de coque) como materia prima principal, lo que la hace mucho más sostenible que las rutas de alto horno.

Fundición de silicio, manganeso y fósforo amarillo

La función principal del electrodo de grafito se utiliza en la fundición de silicio, manganeso y fósforo amarillo. Estos procesos, como la siderurgia, funcionan a altas temperaturas y la buena estabilidad térmica junto con la conductividad eléctrica del grafito lo convierten en una opción excelente. Los electrodos de grafito en hornos de arco eléctrico convierten el cuarzo para producir silicio de grado metalúrgico para su uso en electrónica y paneles solares. Los electrodos de grafito son esenciales en la fundición, ya que la fabricación de manganeso o fósforo amarillo requiere condiciones de alta temperatura a largo plazo, lo que garantiza una producción eficaz y fiable.

Conclusión

Los electrodos de grafito son necesarios para la electrólisis por su eficacia y practicidad. Gracias a su conductividad, larga vida útil y bajo coste, son ideales para aplicaciones de electrólisis como la extracción de metales, la industria de generación química y el laboratorio. El grafito se utiliza en las industrias de todo el mundo porque es fiable, eficaz y adaptable.