Как изготовить электрод из углеродной пасты?

Электрод из углеродной пасты - это вид проводящего материала, используемого в минеральных печах, печах для производства карбида кальция и другом оборудовании. Он состоит из углеродного сырья и клеящих веществ, обладающих уникальными преимуществами в экологическом мониторинге и других областях. Он имеет простой процесс приготовления, низкую стоимость, модифицируемость, гибкую настройку свойств, внимание к научным исследованиям и практическому применению.

Подготовка материалов

Углеродистое сырье

Основные углеродные материалы электродная паста Это нефтяной кокс, асфальтовый кокс и графит. Нефтяной кокс отличается высоким содержанием углерода, меньшим количеством примесей и более низким удельным сопротивлением после прокаливания при высокой температуре. Асфальтовый кокс обладает высокой механической прочностью и хорошей электропроводностью, что может повысить стабильность электродов. Графитовый лом обладает отличной электро- и теплопроводностью, что позволяет улучшить теплопередачу и перенос электронов. Фактически, в зависимости от использования электродной пасты, их соотношение точно регулируется.

Переплет

Угольный битум является наиболее часто используемым связующим. При нагревании до определенной температуры он превращается из твердого вещества в жидкость, равномерно покрывая частицы углерода и обеспечивая их плотное сцепление. Температура размягчения угольного асфальта определяет диапазон температур его текучести. Соответствующая температура размягчения позволяет ему полностью проникать в сырье при нагревании. Она обеспечивает достаточную прочность соединения после охлаждения и сохраняет форму и структуру электродной пасты. Коксуемость отражает способность к высокотемпературному коксованию. Более высокий показатель коксуемости помогает улучшить механическую прочность и электропроводность электродной пасты при высокой температуре.

Добавки

Для оптимизации характеристик электродной пасты иногда добавляют специальные добавки. Медный порошок, алюминиевый порошок и другие металлические порошки, благодаря хорошей электропроводности, после добавления могут значительно улучшить электропроводность. Волокнистые материалы, такие как углеродное волокно, могут повысить механическую прочность. Таким образом, электродную пасту нелегко сломать при воздействии внешних сил. Антиоксиданты могут улучшить антиокислительную способность при высоких температурах и продлить срок службы. Однако тип и количество добавок должны быть подвергнуты большому количеству экспериментов и строгим испытаниям, чтобы не повлиять на другие свойства.

Подготовка углеродной пасты Шаг

Взвесьте тонер и клей

Взвешивайте углеродный порошок и клеи в соответствии с тщательно разработанной формулой. Используйте высокоточные электронные весы для точного взвешивания углеродного сырья и клеев. При взвешивании строго контролируйте условия окружающей среды, чтобы предотвратить гигроскопичность углеродного сырья или его порчу из-за перепадов температуры и влажности. А легко гигроскопичное сырье помещайте в сухую среду и перерабатывайте как можно быстрее. Регулярная калибровка весов для обеспечения точности взвешивания. Различные сценарии применения электродной пасты отличаются требованиями к производительности, необходимо учитывать использование окружающей среды, производительность и стоимость, чтобы определить лучшую формулу.

Смешанное измельчение

Смешайте и измельчите отмеренное сырье и клеящие вещества в высокоскоростном миксере или сильной тестомесильной машине. Сначала перемешивайте на низкой скорости в течение 10-15 минут, чтобы первоначально диспергировать крупные частицы. Затем увеличьте скорость и нагрейте до 150-180 ℃, чтобы угольная смола размягчилась и обволокла частицы углерода. И продолжайте перемешивать в течение 30-45 минут. Полностью перемешанную смесь также переносят в шаровую мельницу и другое оборудование на 2-4 часа. Для того чтобы уточнить частицы углерода, плотно связать клей, а также улучшить однородность и стабильность углеродной пасты.

Процесс формирования электродов с углеродной пастой

Ручной способ заполнения

Метод ручной заливки - это простой и прямой метод формирования электродов. Сначала очистите подготовленную электродную матрицу (такую как стеклоуглеродный электрод) и высушите его азотом. Затем возьмите соответствующее количество подготовленной углеродной пасты. И аккуратно заполните углеродной пастой поверхность основания электрода или определенный паз с помощью пинцета или стеклянных палочек. При заполнении углеродная паста должна быть равномерно распределена, насколько это возможно, чтобы избежать образования отверстий или неравномерной толщины. После заполнения слегка надавите на углеродную пасту пальцем или инструментом, чтобы она плотно прикрепилась к основанию электрода. Этот метод прост в эксплуатации, не требует специального оборудования, но требует большого опыта оператора. И консистенция электрода после формовки относительно плохая.

Метод формования

Метод формовки позволяет получить электроды из углеродной пасты правильной формы, точного размера и хорошей консистенции. Сначала, в соответствии с желаемой формой и размером электрода, выберите или настройте соответствующую форму, например, форму из ПТФЭ. После очистки и сушки формы равномерно нанесите на ее поверхность слой разделительного средства для последующего освобождения. Затем залейте углеродную пасту в полость пресс-формы, и инструмент уплотнит углеродную пасту. Чтобы углеродная паста полностью заполнила пресс-форму, а ее поверхность была ровной. Затем форма с углеродной пастой помещается в определенные условия температуры и давления для отверждения. (Если используется связующее вещество, которое должно быть отверждено, например эпоксидная смола). После отверждения осторожно откройте форму и извлеките сформированный электрод из углеродной пасты. Этот метод подходит для крупномасштабной подготовки и применения в сценариях, требующих высокой точности формы и размеров электродов.

Последующая обработка электрода с угольной пастой

Шлифовка и полировка поверхности

Поверхность сформированного электрода из углеродной пасты может быть неровной или шероховатой. Это повлияет на электрохимические характеристики и воспроизводимость электрода. Поэтому необходимо отшлифовать и отполировать поверхность электрода. Сначала поверхность электрода шлифуют наждачной бумагой, чтобы удалить явные неровности и неровные части. (От крупнозернистой до мелкозернистой, например, 200 меш, 400 меш, 800 меш, 1200 меш и т.д.) Во время шлифовки следует обращать внимание на то, чтобы усилие на поверхности электрода было равномерным. Чтобы не повредить слой угольной пасты. Затем отполируйте электрод с помощью полировальной салфетки и полировальной пасты (например, глиноземной полировальной пасты). Чтобы добиться зеркального эффекта на поверхности электрода. Отполированная поверхность электрода более гладкая, что может эффективно снизить фоновый ток электрода и улучшить чувствительность и стабильность отклика электрода.

Очистка и активация

После шлифовки и полировки на поверхности электрода могут остаться абразивные частицы, полировочная паста и другие загрязнения, которые необходимо очистить. Замочите электроды в безводном этаноле на 5-10 минут ультразвуковой очистки, затем промойте деионизированной водой, а затем высушите азотом. Очищенный электрод также необходимо активировать для улучшения электрохимической активности электрода. Для активации обычно используется метод электрохимической циклической вольтамперометрии, при котором электрод сканируется несколько раз с определенной скоростью сканирования (например, 50 мВ/с) в определенном электролите. Таким образом, на поверхности электрода образуется стабильный активный участок, что позволяет оптимизировать электрохимические характеристики электрода.

Проверка качества и оценка производительности

Проверка внешнего вида

Проверьте внешний вид электрода невооруженным глазом и с помощью микроскопа. Невооруженным глазом проверьте, правильна ли общая форма электрода. Полностью ли покрыт электрод углеродной пастой, нет ли трещин, отверстий или отпадения. С помощью микроскопа можно рассмотреть микроскопическую структуру углеродной пасты. Например, равномерно ли распределен углеродный графитовый порошок и каково состояние клеевого слоя. Поверхность высококачественного электрода должна быть гладкой, а углеродная паста должна плотно соединяться с матрицей без явных дефектов.

Электрохимические испытания

Вы можете использовать электрохимическую рабочую станцию для проверки эффективности электродов с углеродной пастой. Обычные методы включают циклическую вольтамперометрию (CV), дифференциальную импульсную вольтамперометрию (DPV) и импедансную спектроскопию переменного тока (EIS). CV изучает REDOX-поведение электрода, измеряет реакцию тока при различных потенциалах, определяет пиковый потенциал и ток REDOX. А также оценивает каталитическую эффективность конкретных веществ. DPV обладает высокой чувствительностью, анализируя изменение тока при импульсном потенциале для обнаружения веществ с низкой концентрацией. EIS изучает перенос заряда на границе электрод/раствор и внутреннее сопротивление, измеряет импеданс переменного тока на разных частотах для получения параметров эквивалентной схемы. Он также оценивает производительность интерфейса и способность переноса электронов.

Заключение

Производство электрода с углеродной пастой состоит из множества этапов и сложных факторов влияния. Начиная с выбора материала, подготовки, формовки, последующей обработки и оценки характеристик, каждое звено имеет решающее значение. Разумный контроль параметров позволяет получать высококачественные электроды, и в будущем производственный процесс будет продолжать оптимизироваться и совершенствоваться.