電極材料には、金属材料の銅、白金、銀、炭素電極、グラファイトなど多くの選択肢があります。これらの電極材料は、導電性、耐高温性、化学的安定性などのユニークな物理的・化学的特性を持つため、冶金、化学工業、電気化学などの産業分野で広く使用されている。なかでも、黒鉛は、電極材料として使用する場合、コストが高い。 電極 が最も低いため、生産と使用の選択率が最も高い。
なぜグラファイトが良い電極なのか？
グラファイトが電極として使用される理由は、主にその優れた導電性と耐高温性にある。
その理由 グラファイト が電気をよく通すのは、その分子構造と電子配列の特別な特性のためである。
まず、グラファイトの分子構造は、多数のハニカム状の炭素原子層で構成されている。各炭素原子は、隣接する3つの炭素原子を平面上で結びつけ、平面六方環構造を形成している。この構造はπ結合構造と呼ばれ、グラファイトの導電性の基礎となっている。
第二に、グラファイトの電子配置も導電性に寄与している。グラファイトでは、各炭素原子は3つのπ結合によってのみ隣接する炭素原子とつながっており、残りの電子は平面上を自由に移動する。この自由に動く電子はπ電子雲と呼ばれ、グラファイト層中を自由に流れることができる。自由に流れ、電流を伝える役割を果たす。
黒鉛は電極に使われ、電流を流す。
外部から電圧を印加すると、グラファイト層内で電子雲が動き始める。電子の自由移動度により、電子はグラファイト層の構造ギャップや欠陥点を通って素早く伝導する。 グラファイト.そのため、黒鉛は電極に使用される抵抗が極めて低く、効果的に電流を流すことができる。
さらに、グラファイトは熱伝導率も高い。これは、グラファイト層間の相互作用が弱いため、振動する炭素原子を通して熱が素早く伝わるためである。これが、黒鉛が熱伝導性材料としてよく使われる理由である。
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