Bagaimana Cara Membuat Elektroda Pasta Karbon?

Elektroda pasta karbon adalah sejenis bahan konduktif yang digunakan dalam tungku mineral, tungku kalsium karbida, dan peralatan lainnya. Ini terdiri dari bahan baku karbon dan perekat dengan keunggulan unik dalam pemantauan lingkungan dan bidang lainnya. Ini memiliki proses persiapan yang sederhana, biaya rendah, dapat dimodifikasi, penyesuaian properti yang fleksibel, penelitian ilmiah dan perhatian aplikasi praktis.

Persiapan bahan

Bahan baku berkarbon

Bahan karbon inti dari pasta elektroda adalah kokas minyak bumi, kokas aspal, dan grafit. Kokas minyak bumi memiliki kandungan karbon yang tinggi, lebih sedikit pengotor, dan resistivitas yang lebih rendah setelah kalsinasi pada suhu tinggi. Kokas aspal memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan konduktivitas listrik yang baik, yang dapat meningkatkan stabilitas elektroda. Potongan grafit memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik, yang dapat meningkatkan transfer panas dan kinerja transpor elektron. Malahan, menurut penggunaan pasta elektroda, proporsinya disesuaikan secara akurat.

Pengikat

Aspal batu bara adalah pengikat yang paling umum digunakan. Dipanaskan pada suhu tertentu, aspal ini berubah dari bentuk padat menjadi cair, melapisi partikel karbon secara merata dan memungkinkannya untuk mengikat dengan erat. Titik pelunakan aspal batubara menentukan kisaran suhu aliran pelunakannya. Dan titik pelunakan yang tepat memungkinkannya untuk sepenuhnya menyusup ke dalam bahan baku saat dipanaskan. Ini memberikan kekuatan ikatan yang cukup setelah pendinginan, dan mempertahankan bentuk dan struktur pasta elektroda. Nilai kokas mencerminkan kemampuan kokas suhu tinggi. Dan nilai kokas yang lebih tinggi membantu meningkatkan kekuatan mekanik dan konduktivitas listrik pasta elektroda pada suhu tinggi.

Aditif

Untuk mengoptimalkan kinerja pasta elektroda, aditif khusus terkadang ditambahkan. Serbuk tembaga, serbuk aluminium dan serbuk logam lainnya karena konduktivitas listrik yang baik, setelah penambahan dapat secara signifikan meningkatkan konduktivitas listrik. Bahan serat seperti serat karbon dapat meningkatkan kekuatan mekanik. Sehingga pasta elektroda tidak mudah pecah saat terkena gaya eksternal. Antioksidan dapat meningkatkan kapasitas antioksidan pada suhu tinggi dan memperpanjang masa pakai. Namun, jenis dan jumlah aditif harus melalui sejumlah besar percobaan dan pengujian yang ketat untuk mencegah mempengaruhi properti lainnya.

Langkah persiapan pasta karbon

Timbang toner dan perekat

Timbang bubuk karbon dan perekat sesuai dengan formula yang dirancang dengan cermat. Gunakan timbangan elektronik presisi tinggi untuk menimbang bahan baku karbon dan perekat secara akurat. Saat menimbang, kontrol kondisi lingkungan secara ketat untuk mencegah bahan baku karbon dari higroskopisitas atau kerusakan karena perubahan suhu dan kelembaban. Dan operasikan bahan baku higroskopisitas yang mudah di lingkungan yang kering dan diproses sesegera mungkin. Kalibrasi timbangan secara teratur untuk memastikan penimbangan yang akurat. Skenario aplikasi yang berbeda persyaratan kinerja pasta elektroda berbeda, perlu mempertimbangkan penggunaan lingkungan, kinerja dan biaya untuk menentukan formula terbaik.

Penggilingan campuran

Campur dan giling bahan mentah dan perekat yang telah diukur ke dalam mixer berkecepatan tinggi atau mesin pengaduk yang kuat. Pertama, aduk dengan kecepatan rendah selama 10-15 menit untuk membubarkan partikel besar pada awalnya. Kemudian tingkatkan kecepatan dan panaskan hingga 150-180 ℃, biarkan pitch batubara melunak dan membungkus partikel karbon. Dan terus aduk selama 30-45 menit. Campuran yang diaduk sepenuhnya juga dipindahkan ke ball mill dan peralatan lainnya selama 2-4 jam. Untuk menghaluskan partikel karbon, ikat perekat dengan erat, dan tingkatkan keseragaman dan stabilitas pasta karbon.

Proses pembentukan elektroda pasta karbon

Metode pengisian tangan

Metode pengisian dengan tangan adalah metode pembentukan elektroda yang sederhana dan langsung. Pertama, bersihkan matriks elektroda yang sudah disiapkan (seperti elektroda karbon kaca) dan keringkan dengan nitrogen. Kemudian, ambil pasta karbon yang sudah disiapkan dalam jumlah yang sesuai. Dan secara hati-hati, isi dengan pasta karbon pada permukaan dasar elektroda atau ke dalam alur tertentu dengan pinset atau batang kaca. Saat mengisi, pasta karbon harus didistribusikan secara merata sejauh mungkin untuk menghindari lubang atau ketebalan yang tidak rata. Setelah mengisi, tekan pasta karbon secara perlahan dengan jari Anda atau alat untuk mengikatnya secara erat ke dasar elektroda. Metode ini mudah dioperasikan, tidak memerlukan peralatan khusus, tetapi pengalaman operatornya tinggi. Dan konsistensi elektroda setelah pembentukan relatif buruk.

Metode pembentukan cetakan

Metode pembentukan cetakan dapat menyiapkan elektroda pasta karbon dengan bentuk yang teratur, ukuran yang akurat dan konsistensi yang baik. Pertama, sesuai dengan bentuk dan ukuran elektroda yang diinginkan, pilih atau sesuaikan cetakan yang sesuai, seperti cetakan PTFE. Setelah cetakan dibersihkan dan dikeringkan, oleskan lapisan zat pelepas secara merata pada permukaan cetakan untuk pelepasan selanjutnya. Selanjutnya, isi pasta karbon ke dalam rongga cetakan, dan alat tersebut memadatkan pasta karbon. Untuk memastikan bahwa pasta karbon benar-benar mengisi cetakan dan permukaannya rata. Cetakan dengan pasta karbon kemudian ditempatkan di bawah kondisi suhu dan tekanan tertentu untuk pengawetan. (Jika menggunakan bahan pengikat yang perlu diawetkan, seperti resin epoksi). Setelah diawetkan, buka cetakan secara hati-hati dan lepaskan elektroda pasta karbon yang terbentuk. Metode ini cocok untuk persiapan skala besar dan skenario aplikasi yang membutuhkan bentuk elektroda dan akurasi dimensi yang tinggi.

Elektroda pasta karbon pasca perawatan

Penggerindaan dan pemolesan permukaan

Permukaan elektroda pasta karbon yang terbentuk mungkin tidak rata atau kasar. Hal ini akan memengaruhi performa elektrokimia dan kemampuan reproduksi elektroda. Oleh karena itu, permukaan elektroda perlu digerinda dan dipoles. Pertama, permukaan elektroda digerinda dengan amplas untuk menghilangkan tonjolan dan bagian yang tidak rata. (Dari yang berbutir kasar hingga yang berbutir halus, seperti 200 mesh, 400 mesh, 800 mesh, 1200 mesh, dll.) Selama proses penggerindaan, Anda harus memperhatikan agar gaya pada permukaan elektroda tetap seragam. Untuk menghindari kerusakan pada lapisan pasta karbon. Kemudian, poles elektroda dengan menggunakan kain pemoles dan pasta pemoles (seperti pasta pemoles alumina). Untuk mencapai efek cermin pada permukaan elektroda. Permukaan elektroda yang dipoles lebih halus, yang secara efektif dapat mengurangi arus latar belakang elektroda dan meningkatkan sensitivitas dan stabilitas respons elektroda.

Pembersihan dan aktivasi

Partikel abrasif, pasta pemoles dan kotoran lainnya mungkin tertinggal di permukaan elektroda setelah penggerindaan dan pemolesan, dan perlu dibersihkan. Rendam elektroda dalam etanol anhidrat selama 5-10 menit pembersihan ultrasonik, lalu bilas dengan air deionisasi, lalu keringkan dengan nitrogen. Elektroda yang telah dibersihkan juga perlu diaktifkan untuk meningkatkan aktivitas elektrokimia elektroda. Metode aktivasi biasanya menggunakan voltametri siklik elektrokimia untuk memindai elektroda beberapa kali pada laju pemindaian tertentu (seperti 50mV / s) dalam elektrolit tertentu. Sehingga terbentuk situs aktif yang stabil pada permukaan elektroda, sehingga mengoptimalkan kinerja elektrokimia elektroda.

Pemeriksaan kualitas dan evaluasi kinerja

Pemeriksaan penampilan

Periksa penampilan elektroda dengan mata telanjang dan mikroskop. Periksa dengan mata telanjang, apakah bentuk keseluruhan elektroda teratur. Apakah pasta karbon sudah lengkap, dan apakah ada retakan, lubang atau rontok. Anda bisa menggunakan mikroskop untuk mengamati struktur mikroskopis pasta karbon. Misalnya, apakah distribusi serbuk grafit karbon seragam, dan keadaan lapisan perekat. Permukaan elektroda berkualitas tinggi harus halus dan pasta karbon harus digabungkan secara erat dengan matriks tanpa cacat yang jelas.

Uji kinerja elektrokimia

Anda dapat menggunakan stasiun kerja elektrokimia untuk menguji performa elektroda pasta karbon. Metode yang umum termasuk voltametri siklik (CV), voltametri pulsa diferensial (DPV) dan spektroskopi impedansi AC (EIS). CV mempelajari perilaku REDOX elektroda, mengukur respons arus pada potensi yang berbeda, menentukan potensi dan arus puncak REDOX. Dan mengevaluasi kinerja katalitik zat tertentu. DPV memiliki sensitivitas tinggi, menganalisis perubahan arus di bawah potensial pulsa untuk mendeteksi zat konsentrasi rendah. EIS mempelajari transfer muatan antarmuka elektroda/larutan dan resistansi internal, mengukur impedansi AC pada frekuensi yang berbeda untuk mendapatkan parameter sirkuit yang setara. Dan mengevaluasi kinerja antarmuka dan kemampuan transpor elektron.

Kesimpulan

Produksi elektroda pasta karbon memiliki banyak langkah dan faktor yang mempengaruhi yang kompleks. Mulai dari pemilihan bahan, persiapan, pencetakan, pasca-perawatan, dan evaluasi kinerja, setiap tautan sangat penting. Kontrol parameter yang wajar dapat menghasilkan elektroda berkualitas tinggi, dan proses produksi di masa depan akan terus dioptimalkan dan berinovasi.