Por que os eletrodos de grafite são usados na eletrólise?

Os eletrodos de grafite são usados na tecnologia de eletrólise, na qual a corrente elétrica impulsiona reações químicas. Eles fornecem eletricidade, catalisam reações químicas e melhoram o desempenho em laboratórios industriais e educacionais. Neste blog, veremos por que os eletrodos de grafite são mais adequados para eletrólise e quais propriedades dos eletrodos de grafite os tornam adequados para uso nesse campo específico.

O que é eletrólise?

A eletrólise é uma reação química não espontânea causada pela eletricidade. Um composto é decomposto por uma corrente elétrica, geralmente na forma fundida ou aquosa. A eletrólise é usada para extração de metais e experimentos de pesquisa em pequena escala. Depois que a energia é aplicada, a corrente flui entre o ânodo (eletrodo positivo) e o cátodo (eletrodo negativo). A escolha do material correto para o eletrodo é o que torna esse processo eficiente, e o grafite faz sua parte perfeitamente.

Por que é melhor usar eletrodos de grafite?

Excelente condutividade elétrica

O grafite é um condutor de eletricidade incrivelmente bom porque seus elétrons têm muita liberdade para se movimentar. É necessária uma corrente elétrica contínua para quebrar as ligações químicas em uma solução para eletrólise. A excepcional condutividade elétrica do grafite permite que a eletrólise continue sem interrupções ou resistências à corrente que flui. Ele tem a maior condutividade elétrica de todos os materiais não metálicos, pelo menos um pouco melhor do que o carbono. O fato de ter condutividade semelhante à dos metais permite que o grafite seja competitivo (em termos de custo) e não sofra corrosão.

Alta estabilidade térmica

Outro benefício do grafite é a estabilidade térmica. Além disso, a eletrólise pode produzir muito calor (especialmente em situações industriais de larga escala). Os eletrodos de grafite podem suportar essas temperaturas extremas sem oxidar, derreter ou rachar. O derretimento ou a deterioração dos materiais do eletrodo devido ao calor sinaliza o fim, e a produção precisa ser interrompida. Essa estabilidade térmica significa que ele pode sobreviver aos árduos ambientes industriais, como a fundição de metais e o processamento químico, nos quais o calor é uma constante.

Inércia química

Como o grafite é quimicamente inerte, esse recurso é fundamental em aplicações em que o eletrodo não deve reagir com o eletrólito ou com os produtos químicos produzidos. Reações colaterais no material do eletrodo podem contaminar o produto e limitar a eletrólise. Como o grafite é impermeável a ácidos, bases e à maioria dos produtos químicos, isso reduz esses riscos. A garantia dessa inércia resulta em um único eletrodo, produzindo produtos puros e responsáveis por uma vida útil infinitamente maior.

Custo-efetividade

O grafite é mais barato do que outros materiais de eletrodo. A platina, um metal muito bom condutor e inerte, é muito cara para ser usada em quantidades industriais. No entanto, o grafite é mais barato e capaz de proporcionar excelente desempenho para fins científicos. O grafite tem um bom preço, o que facilita para as empresas obterem o máximo de eficiência e, ao mesmo tempo, terem controle de custos. Como o grafite é de longa duração, não é necessário substituí-lo com tanta frequência, o que reduz o custo.

Benefícios dos eletrodos de grafite

Durabilidade e longevidade

Os eletrodos de grafite são altamente confiáveis e versáteis. Nas operações de eletrólise industrial, a substituição frequente dos eletrodos custa tempo de inatividade para manutenção e também despesas mais altas. O grafite de longa duração pode ser usado várias vezes, evitando o entupimento do processo e eliminando os custos de manutenção. Os eletrodos de grafite com um ciclo de vida mais longo são essenciais no setor de fabricação de aço de alto volume, pois a produção é contínua.

Facilidade de manuseio

Como o grafite é mais leve que os metais, ele facilita a moldagem no meio de eletrólise. Ele é útil em investigações de laboratório que precisam de eletrodos de vários tamanhos e formatos. Seu peso leve significa mais segurança durante a configuração e o uso para os trabalhadores que fazem a eletrólise do equipamento. O grafite pode ser moldado em tamanhos exatos para uso em processos industriais porque é usinável, o que o torna versátil.

Contaminação mínima

O grafite é quimicamente inerte tanto para o eletrólito quanto para os produtos da eletrólise. Isso também evita a contaminação, já que a pureza do produto é uma necessidade para produtos farmacêuticos e alimentícios e na fabricação de alta tecnologia. Ao reduzir os contaminantes, os fabricantes podem produzir produtos de alta qualidade sem problemas utilizando o grafite

Compatibilidade com diferentes eletrólitos

Os eletrodos de grafite não apresentam corrosão em eletrólitos ácidos ou básicos comuns, nem mesmo em eletrólitos neutros, o que os torna muito adequados para muitas outras progressões da eletrólise. Eles são altamente resistentes à maioria das condições quimicamente corrosivas e, como consequência, são amplamente utilizados em todo o mundo.

Eletrodos de grafite na indústria

Fabricação de aço

No processo de fabricação de aço em forno elétrico a arco (EAF), um arco elétrico entre o eletrodo de grafite e a sucata derrete o metal para reciclar o aço antigo. Nesse caso, é necessário que o grafite tenha alta condutividade elétrica e resistência a altas temperaturas. Grafitado Os eletrodos são muito duráveis e, portanto, mantêm o processo de fabricação de aço funcionando sem parar, aumentando assim a produção. A produção de aço por EAF é atraente porque utiliza sucata de aço, em vez de minério e carvão de coque, como matéria-prima principal, o que a torna muito mais sustentável do que as rotas de alto-forno.

Fundição de silício, manganês e fósforo amarelo

A principal função do eletrodo de grafite é usada na fundição de silício, manganês e fósforo amarelo. Esses processos, como o processo de fabricação de aço, operam em altas temperaturas e a boa estabilidade térmica, juntamente com a condutividade elétrica do grafite, faz dele uma excelente opção. Os eletrodos de grafite em fornos elétricos a arco convertem o quartzo para produzir silício de grau metalúrgico para uso em eletrônicos e painéis solares. Os eletrodos de grafite são essenciais na fundição, pois a fabricação de manganês ou fósforo amarelo exige condições de alta temperatura a longo prazo, garantindo uma produção eficiente e confiável.

Conclusão

Os eletrodos de grafite são necessários para a eletrólise por uma questão de eficiência e praticidade. Devido à sua condutividade, longa vida útil e baixo custo, eles são ótimos em aplicações de eletrólise, como extração de metais, indústria de geração de produtos químicos e laboratório. O grafite é usado nos setores de todo o mundo porque é confiável, eficaz e adaptável.