Qual propriedade do grafite é utilizada na fabricação de eletrodos?

Como uma importante matéria-prima para eletrodos, o grafite é indispensável na fabricação de eletrodos com suas propriedades exclusivas. Os eletrodos são amplamente utilizados em uma grande variedade de setores, desde baterias e eletrólise no campo eletroquímico até a fabricação de aço em fornos elétricos a arco no campo elétrico. Seu desempenho afeta diretamente a eficiência do processo relacionado, a qualidade do produto e o consumo de energia.

Informações básicas sobre o grafite

Aparência física

O grafite é cinza escuro, com brilho metálico, textura macia, toque suave, com uma estrutura cristalina especial, podendo desempenhar um papel lubrificante no atrito. Sua densidade é de cerca de 2,09-2,23g /cm3, e o eletrodo feito com ele tem bom desempenho e peso leve. Ele é adequado para equipamentos com requisitos de peso.

Estrutura química

O grafite é uma estrutura típica em camadas. Os átomos de carbono nas camadas formam uma rede planar hexagonal com ligações covalentes, e as camadas são mantidas por forças fracas de van der Waals. As ligações covalentes entre as camadas conferem estabilidade e resistência ao grafite. E a fraca interação entre as camadas permite que ele forme compostos de intercalação, o que amplia o campo de aplicação.

Características do grafite usado para fabricar eletrodos

Boa condutividade elétrica

Uma das características mais marcantes do grafite é sua boa condutividade elétrica. Em sua estrutura cristalina, cada átomo de carbono está ligado a apenas três átomos de carbono circundantes por meio de ligações covalentes. E o elétron de valência restante é capaz de se mover livremente dentro da camada para formar um gás de elétrons livres. Esses elétrons livres podem se mover rápida e direcionalmente sob a ação de um campo elétrico aplicado. Formando assim uma corrente elétrica, o que faz com que o grafite tenha excelente condutividade elétrica.

Em comparação com muitos metais, embora sua condutividade elétrica possa ser ligeiramente inferior em termos numéricos. Em alguns cenários de aplicação específicos, como em alguns requisitos de condutividade elétrica, os requisitos não são extremamente altos. Mas há restrições rigorosas quanto à estabilidade química e ao custo do material, sua condutividade elétrica tem sido capaz de atender às necessidades. E suas vantagens de custo e estabilidade química o tornam uma escolha mais adequada. Por exemplo, em baterias secas comuns, o eletrodo de grafite desempenha um bom papel condutor. Ele conduz os elétrons gerados pela reação química dentro da bateria para formar uma saída de corrente estável.

Alto ponto de fusão e resistência a altas temperaturas

Tem um ponto de fusão muito alto, cerca de 3652-3697°C. Isso o torna capaz de manter propriedades físicas e químicas estáveis em um ambiente de alta temperatura. Esse alto ponto de fusão e a resistência a altas temperaturas desempenham um papel fundamental na fabricação de eletrodos. Em muitos processos de produção industrial, como a fabricação de aço em fornos elétricos a arco, alumínio eletrolítico etc., os eletrodos precisam trabalhar em temperaturas extremamente altas. No processo de fabricação de aço, o arco gerado entre o eletrodo e a carga pode produzir uma alta temperatura de milhares de graus Celsius.

Os eletrodos de grafite em um ambiente de temperatura tão alta não só não derretem nem se deformam, como também podem continuar a funcionar de forma estável. Ele converte com eficiência a energia elétrica em energia térmica, de modo a obter o aquecimento e a fusão da carga. Se o ponto de fusão do material do eletrodo for baixo, ele derreterá rapidamente em altas temperaturas. Isso resultará em danos ao eletrodo, o que não só afetará a eficiência da produção, mas também aumentará os custos de produção.

Estabilidade química

O grafite apresenta boa estabilidade química na maioria dos ambientes químicos. Não é fácil reagir quimicamente com ácidos, bases, sais e outros produtos químicos comuns. E pode manter sua própria estrutura e estabilidade de desempenho em uma variedade de meios corrosivos. No processo de eletrólise, o eletrodo precisa ser mergulhado no eletrólito por um longo período. Se a estabilidade química do material do eletrodo não for boa, ele será corroído pelo eletrólito. O resultado é a redução da vida útil do eletrodo e também afeta o progresso normal do processo eletrolítico.

O eletrodo de grafiteO eletrólito de alta eficiência, com sua excelente estabilidade química, pode funcionar de forma estável no eletrólito por um longo período. Para garantir a reação eletrolítica eficiente e contínua. Por exemplo, no setor de cloro e álcalis, ele pode ser usado para eletrolisar água salgada para preparar cloro, hidrogênio e hidróxido de sódio. E em um ambiente de eletrólito alcalino forte, ele pode operar de forma estável, fornecendo uma garantia confiável para a produção industrial.

Usinabilidade

Ele tem boa usinabilidade, o que permite que seja processado em eletrodos de vários formatos e tamanhos. Para atender às necessidades de diferentes cenários de aplicação. Devido à textura relativamente macia do grafite, é possível processá-lo mais facilmente por meio de métodos de usinagem convencionais. Como corte, perfuração, retificação etc. Na fabricação de equipamentos eletrônicos, é necessário processar o grafite em folhas de eletrodos ultrafinas e de alta precisão. E, por meio de processos de corte e retificação de precisão, é possível obter um processamento preciso do grafite para atender aos requisitos rigorosos dos equipamentos eletrônicos quanto ao tamanho e à precisão dos eletrodos. Além disso, não é fácil produzir deformações e rachaduras durante o processamento. Isso pode garantir que o eletrodo após o processamento tenha boa qualidade e desempenho.

Processo de fabricação e aplicação de eletrodos de grafite

Processo de fabricação

Pré-tratamento de matéria-prima:

Selecione matérias-primas de grafite de alta qualidade, como coque de petróleo. E calcinação em alta temperatura para remover impurezas, água e componentes voláteis para melhorar a pureza e a estabilidade.

Moldagem por amassamento misto:

Misture proporcionalmente as matérias-primas e os aglutinantes, como o piche de carvão. Após o aquecimento e a agitação, molde-o em um formato predeterminado.

Torrefação:

Assar o corpo a 1000-1300 °C para carbonizar o aglutinante e aumentam a resistência e a densidade do eletrodo.

Impregnação:

Mergulhe o eletrodo calcinado em asfalto e outros agentes de impregnação, preencha os poros sob pressão e temperatura para melhorar o desempenho.

Grafitização:

Grafite o eletrodo impregnado a 2500-3000 °C, para que os átomos de carbono sejam organizados de forma mais regular e o desempenho seja reforçado.

Usinagem:

Corte e esmerilhamento de eletrodos grafitados de acordo com a demanda para atingir a precisão dimensional e os requisitos de qualidade da superfície.

Campos de aplicação de eletrodos feitos de grafite

Indústria de ferro e aço:

Na fabricação de aço em fornos elétricos a arco, o eletrodo de grafite é fundamental. Usando sua alta condutividade e resistência a altas temperaturas, ele introduz uma forte corrente para produzir uma carga de fusão a arco de alta temperatura. Com o aprimoramento das exigências do setor siderúrgico, promove-se o desenvolvimento da tecnologia de fabricação de eletrodos de grafite.

Indústria de alumínio eletrolítico:

Pode ser usado como ânodo no alumínio eletrolítico. E a corrente de condução é estável no eletrólito com fusão em alta temperatura e forte corrosão. Devido à grande escala e ao alto consumo de energia do alumínio eletrolítico, a condutividade do eletrodo, a estabilidade química e a vida útil são necessárias.

Indústria eletroquímica:

Ele pode ser amplamente utilizado no setor de cloro e álcalis, galvanoplastiarefino eletrolítico e outros campos. No setor de cloro e álcalis, o ânodo do eletrodo de grafite atinge alta eficiência de eletrólise em eletrólito alcalino forte. Durante a galvanoplastia, ele fornece corrente de mesa para a solução de galvanização a fim de garantir uma galvanização de alta qualidade.

Campo eletrônico:

Na bateria de íons de lítio, pode ser usado como eletrodo negativo. Por meio de boa condutividade e estabilidade química, ele permite a incorporação e a remoção de íons de lítio, além de carga e descarga completas. Na fabricação de semicondutores e em outros campos, pode ser usado para processos especiais, como EDM. Para atender às necessidades de processamento de alta precisão.

Conclusão

O grafite é um material de eletrodo ideal devido à sua boa condutividade elétrica, alto ponto de fusão, estabilidade química e fácil processamento. O eletrodo de alto desempenho é fabricado com tecnologia complexa e amplamente utilizado. O desenvolvimento da ciência e da tecnologia promove sua inovação tecnológica. E espera-se que ele ajude mais campos no futuro. E é necessário otimizar o processo para promover o desenvolvimento industrial.