Почему в электролизе используются графитовые электроды?

Графитовые электроды используются в технологии электролиза, где электрический ток приводит в движение химические реакции. Они обеспечивают электричество, катализируют химические реакции и повышают производительность в промышленных и учебных лабораториях. В этом блоге мы рассмотрим, почему графитовые электроды лучше всего подходят для электролиза и какие свойства графитовых электродов делают их хорошо подходящими для использования в этой конкретной области.

Что такое электролиз?

Электролиз - это неспонтанная химическая реакция, вызванная электричеством. Соединение расщепляется под действием электрического тока, обычно в расплавленном или водянистом виде. Электролиз используется для извлечения металлов и проведения небольших исследовательских экспериментов. Для этого метода необходимы электролит и электроды. После подачи питания ток течет между анодом (положительным электродом) и катодом (отрицательным электродом). Выбор правильного материала для электрода - вот что делает этот процесс эффективным, и графит отлично справляется со своей задачей.

Почему лучше использовать графитовые электроды?

Отличная электропроводность

Графит - невероятно хороший проводник электричества, потому что его электроны могут свободно перемещаться. Непрерывный электрический ток необходим для разрушения химических связей в растворе при электролизе. Исключительная электропроводность графита позволяет электролизу продолжаться без каких-либо сбоев или сопротивления протекающему току. Он обладает самой высокой электропроводностью среди всех неметаллических материалов, по крайней мере, немного лучше, чем углерод. Проводимость, сходная с проводимостью металлов, позволяет графиту быть конкурентоспособным (по стоимости) и не подвергаться коррозии.

Высокая термическая стабильность

Еще одно преимущество графита - термостойкость. Электролиз может выделять большое количество тепла (особенно в крупномасштабных промышленных условиях). Графитовые электроды могут выдерживать такие экстремальные температуры, не окисляясь, не плавясь и не растрескиваясь. Плавление или разрушение электродных материалов под воздействием тепла - сигнал к окончанию, и производство должно быть остановлено. Такая термическая стабильность означает, что электроды могут выдерживать тяжелые промышленные условия, такие как выплавка металлов и химическая обработка, в которых тепло является постоянным фактором.

Химическая инертность

Поскольку графит химически инертен, эта особенность имеет решающее значение в таких приложениях, где электрод не должен вступать в реакцию с электролитом или производимыми химикатами. Побочные реакции в материале электрода могут привести к загрязнению продукта и ограничению электролиза. Тот факт, что графит невосприимчив к кислотам, щелочам и большинству химических веществ, снижает эти риски. Обеспечение такой инертности позволяет использовать один электрод, производить чистые продукты и обеспечивать бесконечно долгий срок службы.

Экономическая эффективность

Графит дешевле других электродных материалов. Платина, очень хороший проводник и инертный металл, слишком дорога, чтобы использовать ее в промышленных объемах. Тем не менее, графит дешевле и способен обеспечить отличные характеристики для научных целей. Графит имеет доступную цену, что позволяет предприятиям добиваться максимальной эффективности и при этом контролировать расходы. Поскольку графит долговечен, вам не придется заменять его так часто, что снижает расходы.

Преимущества графитовых электродов

Прочность и долговечность

Графитовые электроды отличаются высокой надежностью и универсальностью. При промышленном электролизе частая замена электродов приводит к простою в обслуживании и увеличению расходов. Графит с длительным сроком службы можно использовать многократно, предотвращая засорение процесса и исключая расходы на обслуживание. Графитовые электроды с более длительным сроком службы необходимы в секторе крупносерийного производства стали, поскольку производство является непрерывным.

Простота в обращении

Поскольку графит легче металлов, его легче формовать в среде для электролиза. Он полезен в лабораторных исследованиях, где требуются электроды различных размеров и форм. Его малый вес обеспечивает большую безопасность при настройке и использовании оборудования для электролиза. Графиту можно придать точные размеры для использования в промышленных процессах, поскольку он поддается механической обработке, что делает графит универсальным.

Минимальное загрязнение

Графит химически инертен как к электролиту, так и к продуктам электролиза. Это также предотвращает загрязнение, поскольку чистота продукта является необходимостью для фармацевтики, пищевой промышленности и высокотехнологичного производства. Уменьшая количество загрязнений, производители могут выпускать высококачественную продукцию без каких-либо проблем, используя графит.

Совместимость с различными электролитами

Графитовые электроды не подвергаются коррозии в обычных кислых или основных, даже нейтральных электролитах, что делает их очень подходящими для многих других прогрессий электролиза. Они очень устойчивы к большинству химически агрессивных условий, и, как следствие, во всем мире широко используются.

Графитовые электроды в промышленности

Производство стали

В процессе производства стали в электродуговой печи (EAF) электрическая дуга между графитовым электродом и ломом расплавляет металл, чтобы переработать старую сталь. В этом случае от графита требуется сильная электропроводность и устойчивость к высоким температурам. Графитированный Электроды очень долговечны, поэтому сталеплавильный процесс идет без остановки, а значит, увеличивается производство. Сталеплавильное производство EAF привлекательно тем, что в качестве основного сырья используется стальной лом, а не руда и коксующийся уголь, что делает его гораздо более экологичным по сравнению с доменным производством.

Выплавка кремния, марганца и желтого фосфора

Основное назначение графитового электрода - использование при выплавке кремния, марганца и желтого фосфора. Эти процессы, такие как выплавка стали, работают при высоких температурах, и хорошая термическая стабильность наряду с электропроводностью графита делает его отличным выбором. Графитовые электроды в электродуговых печах преобразуют кварц для получения кремния металлургического качества, используемого в электронике и солнечных батареях. Графитовые электроды незаменимы в плавильном производстве, поскольку производство марганца или желтого фосфора требует длительных высокотемпературных условий, обеспечивающих эффективное и надежное производство.

Заключение

Графитовые электроды необходимы при электролизе для обеспечения эффективности и практичности. Благодаря своей электропроводности, долгому сроку службы и низкой стоимости они отлично подходят для электролиза в таких областях, как добыча металлов, химическая промышленность и лаборатория. Графит используется во всех отраслях промышленности, поскольку он надежен, эффективен и легко адаптируется.