탄소 페이스트 전극을 만드는 방법?

탄소 페이스트 전극은 광물로, 탄화 칼슘로 및 기타 장비에 사용되는 일종의 전도성 재료입니다. 환경 모니터링 및 기타 분야에서 고유한 장점을 가진 탄소 원료와 접착제로 구성됩니다. 그것은 간단한 준비 과정, 저렴한 비용, 수정 가능하고 유연한 특성 조정, 과학적 연구 및 실제 적용에 대한 관심을 가지고 있습니다.

자료 준비

탄소성 원료

의 핵심 탄소 소재 전극 페이스트 는 석유 코크스, 아스팔트 코크스, 흑연입니다. 석유 코크스는 탄소 함량이 높고 불순물이 적으며 고온에서 소성 후 저항이 낮습니다. 아스팔트 코크스는 기계적 강도가 높고 전기 전도성이 우수하여 전극 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 흑연 스크랩 는 전기 및 열 전도성이 우수하여 열 전달 및 전자 수송 성능을 향상시킬 수 있습니다. 실제로 전극 페이스트의 사용에 따라 그 비율이 정확하게 조정됩니다.

바인더

석탄 역청 는 가장 일반적으로 사용되는 바인더입니다. 특정 온도로 가열하면 고체에서 액체로 변하여 탄소 입자를 고르게 코팅하고 단단히 결합할 수 있습니다. 석탄 아스팔트의 연화점은 연화 유동 온도 범위를 결정합니다. 그리고 적절한 연화점은 가열 시 원료에 완전히 침투할 수 있도록 합니다. 냉각 후에도 충분한 결합 강도를 제공하고 전극 페이스트의 모양과 구조를 유지합니다. 코킹 값은 고온 코킹 능력을 반영합니다. 코킹 값이 높을수록 고온에서 전극 페이스트의 기계적 강도와 전기 전도도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

첨가제

전극 페이스트의 성능을 최적화하기 위해 특정 첨가제를 첨가하기도 합니다. 구리 분말, 알루미늄 분말 및 기타 금속 분말은 전기 전도성이 우수하기 때문에 첨가 후 전기 전도성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 탄소 섬유와 같은 섬유 재료는 기계적 강도를 향상시킬 수 있습니다. 따라서 전극 페이스트가 외력을받을 때 파손되기 쉽지 않습니다. 산화 방지제는 고온에서 항산화 능력을 향상시키고 서비스 수명을 연장 할 수 있습니다. 그러나 첨가제의 종류와 양은 다른 특성에 영향을 미치지 않도록 많은 실험과 엄격한 테스트를 거쳐야 합니다.

카본 페이스트 준비 단계

토너와 접착제의 무게 측정

세심하게 설계된 공식에 따라 카본 파우더와 접착제의 무게를 측정합니다. 고정밀 전자 저울을 사용하여 탄소 원료와 접착제의 무게를 정확하게 측정합니다. 계량 시 온도 및 습도 변화로 인한 탄소 원료의 흡습성 또는 변질을 방지하기 위해 환경 조건을 엄격하게 제어합니다. 그리고 흡습성이 쉬운 원재료는 건조한 환경에서 최대한 빨리 가공합니다. 저울을 정기적으로 교정하여 정확한 계량을 보장합니다. 적용 시나리오에 따라 전극 페이스트 성능 요구 사항이 다르므로 환경, 성능 및 비용 사용을 고려하여 최상의 공식을 결정해야 합니다.

혼합 연삭

측정한 원료와 접착제를 고속 믹서 또는 강력한 반죽기에 넣고 섞고 갈아줍니다. 먼저 저속으로 10~15분간 저어 큰 입자를 처음에 분산시킵니다. 그런 다음 속도를 높이고 150-180 ℃까지 가열하고 석탄 피치가 부드러워지고 탄소 입자를 감싸도록합니다. 그리고 30-45분 동안 계속 저어줍니다. 완전히 교반된 혼합물은 2-4시간 동안 볼 밀 및 기타 장비로 옮겨집니다. 탄소 입자를 정제하려면 접착제를 단단히 묶고 탄소 페이스트의 균일 성과 안정성을 향상시킵니다.

카본 페이스트 전극 형성 공정

손으로 채우는 방법

손으로 채우는 방법은 간단하고 직접 전극을 형성하는 방법입니다. 먼저 준비된 전극 매트릭스를 청소합니다( 유리 탄소 전극)에 넣고 질소로 말립니다. 그런 다음 준비된 카본 페이스트를 적당량 취합니다. 그리고 핀셋이나 유리 막대를 사용하여 전극 베이스의 표면이나 특정 홈에 카본 페이스트를 조심스럽게 채웁니다. 채울 때 카본 페이스트는 구멍이나 고르지 않은 두께를 피하기 위해 가능한 한 고르게 분포되어야 합니다. 충전 후 손가락이나 도구로 카본 페이스트를 부드럽게 눌러 전극 베이스에 단단히 고정합니다. 이 방법은 작동하기 쉽고 특별한 장비가 필요하지 않지만 작업자의 경험이 높습니다. 그리고 성형 후 전극의 일관성이 상대적으로 떨어집니다.

금형 성형 방법

금형 성형 방법은 일정한 모양, 정확한 크기 및 우수한 일관성을 가진 카본 페이스트 전극을 준비할 수 있습니다. 먼저 원하는 전극 모양과 크기에 따라 PTFE 몰드와 같은 적절한 몰드를 선택하거나 사용자 지정합니다. 금형을 세척하고 건조시킨 후 이형제를 금형 표면에 골고루 발라 후속 이형을 진행합니다. 그런 다음 카본 페이스트를 몰드 캐비티에 채우면 툴이 카본 페이스트를 압축합니다. 카본 페이스트가 금형을 완전히 채우고 표면이 평평한지 확인합니다. 그런 다음 카본 페이스트가 담긴 몰드를 특정 온도 및 압력 조건에 놓아 경화시킵니다. (에폭시 레진과 같이 경화해야 하는 바인더를 사용하는 경우). 경화 후 몰드를 조심스럽게 열고 형성된 카본 페이스트 전극을 제거합니다. 이 방법은 높은 전극 모양과 치수 정확도가 필요한 대규모 준비 및 적용 시나리오에 적합합니다.

카본 페이스트 전극 후처리

표면 연마 및 연마

형성된 카본 페이스트 전극의 표면이 고르지 않거나 거칠 수 있습니다. 이는 전극의 전기화학적 성능과 재현성에 영향을 미칩니다. 따라서 전극 표면을 연마하고 광택을 내야 합니다. 먼저 전극 표면을 사포로 연마하여 눈에 띄는 요철과 고르지 않은 부분을 제거합니다. (거친 입자에서 200 메쉬, 400 메쉬, 800 메쉬, 1200 메쉬 등과 같은 세밀한 입자까지) 연마 과정에서 전극 표면에 가해지는 힘을 균일하게 유지하는 데주의를 기울여야합니다. 카본 페이스트 층이 손상되지 않도록 주의하세요. 그런 다음 연마 천과 연마 페이스트(예: 알루미나 연마 페이스트)를 사용하여 전극을 연마합니다. 전극 표면에 거울 효과를 내기 위해. 연마된 전극 표면이 더 매끄러워져 전극의 배경 전류를 효과적으로 줄이고 전극의 감도와 응답 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

청소 및 활성화

연마 입자, 연마 페이스트 및 기타 불순물이 연마 및 연마 후 전극 표면에 남아있을 수 있으므로 세척해야 합니다. 전극을 무수 에탄올에 5~10분간 담가 초음파 세척한 다음 탈이온수로 헹구고 질소로 건조시킵니다. 세척된 전극은 전극의 전기화학적 활성을 개선하기 위해 활성화해야 합니다. 활성화 방법은 일반적으로 전기 화학 순환 전압 측정을 사용하여 특정 전해질에서 특정 스캔 속도(예: 50mV/s)로 전극을 여러 번 스캔합니다. 따라서 전극 표면에 안정적인 활성 부위가 형성되어 전극의 전기 화학적 성능을 최적화합니다.

품질 검사 및 성능 평가

외관 검사

육안과 현미경으로 전극의 모양을 확인합니다. 전극의 전체 모양이 규칙적인지 육안으로 확인합니다. 카본 페이스트가 완전한지, 균열이나 구멍이 있는지, 떨어지지는 않았는지 확인합니다. 현미경을 사용하여 카본 페이스트의 미세한 구조를 관찰할 수 있습니다. 탄소 흑연 분말의 분포가 균일한지 여부와 접착 코팅 상태 등입니다. 고품질 전극의 표면은 매끄러워야 하며 카본 페이스트는 명백한 결함 없이 매트릭스와 단단히 결합되어야 합니다.

전기 화학적 성능 테스트

전기화학 워크스테이션을 사용하여 카본 페이스트 전극의 성능을 테스트할 수 있습니다. 일반적인 방법으로는 순환 전압 측정법(CV), 차동 펄스 전압 측정법(DPV), 교류 임피던스 분광법(EIS)이 있습니다. CV는 전극의 REDOX 거동을 연구하고, 다양한 전위에서 전류 응답을 측정하고, REDOX 피크 전위와 전류를 결정합니다. 또한 특정 물질의 촉매 성능을 평가합니다. DPV는 펄스 전위 하에서 전류 변화를 분석하여 저농도 물질을 감지하는 고감도 분석기입니다. EIS는 전극/용액 계면 전하 전달 및 내부 저항을 연구하고, 다양한 주파수의 AC 임피던스를 측정하여 등가 회로 파라미터를 얻습니다. 또한 인터페이스 성능과 전자 전송 능력을 평가합니다.

결론

카본 페이스트 전극의 생산에는 많은 단계와 복잡한 영향 요인이 있습니다. 재료 선택, 준비, 성형, 후처리 및 성능 평가에 이르기까지 각 링크가 매우 중요합니다. 파라미터를 합리적으로 제어하면 고품질 전극을 생산할 수 있으며, 향후 생산 공정은 계속해서 최적화되고 혁신될 것입니다.