Karbon Pasta Elektrot Nasıl Yapılır?

Karbon macunu elektrodu, mineral fırın, kalsiyum karbür fırın ve diğer ekipmanlarda kullanılan bir tür iletken malzemedir. Çevresel izleme ve diğer alanlarda benzersiz avantajlara sahip karbon hammaddeleri ve yapıştırıcılardan oluşur. Basit hazırlama süreci, düşük maliyetli, değiştirilebilir, özelliklerin esnek ayarlanması, bilimsel araştırma ve pratik uygulama dikkatine sahiptir.

Malzemelerin hazırlanması

Karbonlu hammaddeler

Çekirdek karbon malzemeleri elektrot macunu petrol kok kömürü, asfalt kok kömürü ve grafittir. Petrol kok kömürü yüksek karbon içeriğine, daha az safsızlığa ve yüksek sıcaklıkta kalsinasyondan sonra daha düşük dirence sahiptir. Asfalt kok yüksek mekanik mukavemete ve iyi elektrik iletkenliğine sahiptir, bu da elektrot stabilitesini artırabilir. Grafit hurdası mükemmel elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir, bu da ısı transferini ve elektron taşıma performansını artırabilir. Aslında, elektrot macununun kullanımına göre, bunların oranı doğru bir şekilde ayarlanır.

Binder

Kömür bitüm en yaygın kullanılan bağlayıcıdır. Belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldığında katı halden sıvı hale geçerek karbon partiküllerini eşit şekilde kaplar ve sıkıca bağlanmalarını sağlar. Kömür asfaltının yumuşama noktası, yumuşama akış sıcaklığı aralığını belirler. Ve uygun yumuşama noktası, ısıtıldığında hammaddeye tamamen nüfuz etmesini sağlar. Soğuduktan sonra yeterli yapışma gücü sağlar ve elektrot pastasının şeklini ve yapısını korur. Koklaşma değeri, yüksek sıcaklıkta koklaşma kabiliyetini yansıtır. Daha yüksek koklaşma değeri, elektrot macununun yüksek sıcaklıktaki mekanik mukavemetini ve elektrik iletkenliğini artırmaya yardımcı olur.

Katkı maddeleri

Elektrot macununun performansını optimize etmek için bazen belirli katkı maddeleri eklenir. Bakır tozu, alüminyum tozu ve iyi elektrik iletkenliği nedeniyle diğer metal tozu, eklendikten sonra elektrik iletkenliğini önemli ölçüde artırabilir. Karbon fiber gibi fiber malzemeler mekanik mukavemeti artırabilir. Böylece elektrot macununun dış kuvvetlere maruz kaldığında kırılması kolay değildir. Antioksidanlar, yüksek sıcaklıklarda antioksidan kapasitesini artırabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir. Bununla birlikte, katkı maddelerinin türü ve miktarı, diğer özellikleri etkilemesini önlemek için çok sayıda deneye ve sıkı testlere tabi tutulmalıdır.

Karbon macunu hazırlama adımı

Toner ve yapıştırıcıyı tartın

Karbon tozu ve yapıştırıcıları özenle tasarlanmış formüle göre tartın. Karbon hammaddelerini ve yapıştırıcıları doğru bir şekilde tartmak için yüksek hassasiyetli elektronik terazi kullanın. Tartım sırasında, karbon hammaddelerinin higroskopik olmasını veya sıcaklık ve nem değişikliklerinden dolayı bozulmasını önlemek için çevre koşullarını sıkı bir şekilde kontrol edin. Ve kolay higroskopik hammaddeleri kuru bir ortamda çalıştırın ve mümkün olan en kısa sürede işleyin. Doğru tartım sağlamak için terazinin düzenli kalibrasyonu. Farklı uygulama senaryoları elektrot macunu performans gereksinimleri farklıdır, en iyi formülü belirlemek için ortam, performans ve maliyet kullanımını göz önünde bulundurmanız gerekir.

Karışık öğütme

Ölçülen hammaddeleri ve yapıştırıcıları yüksek hızlı bir karıştırıcıda veya güçlü bir yoğurma makinesinde karıştırın ve öğütün. İlk olarak, başlangıçta büyük parçacıkları dağıtmak için 10-15 dakika düşük hızda karıştırın. Ardından hızı artırın ve 150-180 ℃'ye kadar ısıtın, kömür ziftinin yumuşamasına ve karbon parçacıklarını sarmasına izin verin. Ve 30-45 dakika boyunca karıştırmaya devam edin. Tamamen karıştırılan karışım da 2-4 saat boyunca bilyalı değirmene ve diğer ekipmanlara aktarılır. Karbon parçacıklarını rafine etmek, yapıştırıcıyı sıkıca bağlamak ve karbon macununun homojenliğini ve stabilitesini iyileştirmek için.

Karbon macunu elektrot şekillendirme işlemi

Elle doldurma yöntemi

Elle doldurma yöntemi basit ve doğrudan bir elektrot oluşturma yöntemidir. İlk olarak, hazırlanan elektrot matrisini temizleyin (örneğin cam karbon elektrot) ve nitrojen ile kurutun. Ardından, uygun miktarda hazırlanmış karbon macunu alın. Ve elektrot tabanının yüzeyine veya cımbız veya cam çubuklarla belirli bir oluğa karbon macunu ile dikkatlice doldurun. Doldururken, deliklerden veya eşit olmayan kalınlıktan kaçınmak için karbon macunu mümkün olduğunca eşit olarak dağıtılmalıdır. Doldurduktan sonra, karbon macunu elektrot tabanına sıkıca bağlamak için parmağınızla veya bir aletle hafifçe bastırın. Bu yöntemin kullanımı kolaydır, özel bir ekipman gerekmez, ancak operatörün deneyimi yüksektir. Ve şekillendirmeden sonra elektrot tutarlılığı nispeten zayıftır.

Kalıp şekillendirme yöntemi

Kalıp oluşturma yöntemi, düzenli şekle, doğru boyuta ve iyi tutarlılığa sahip karbon macunu elektrotları hazırlayabilir. İlk olarak, istenen elektrot şekline ve boyutuna göre, PTFE kalıbı gibi uygun kalıbı seçin veya özelleştirin. Kalıp temizlendikten ve kurutulduktan sonra, daha sonra serbest bırakılması için kalıbın yüzeyine eşit şekilde bir ayırıcı madde tabakası uygulayın. Ardından, karbon macununu kalıp boşluğuna doldurun ve alet karbon macununu sıkıştırır. Karbon macununun kalıbı tamamen doldurduğundan ve yüzeyin düz olduğundan emin olmak için. Karbon macunu içeren kalıp daha sonra kürlenme için belirli sıcaklık ve basınç koşullarının altına yerleştirilir. (Epoksi reçine gibi kürlenmesi gereken bir bağlayıcı kullanılıyorsa). Sertleştikten sonra, kalıbı dikkatlice açın ve oluşan karbon macunu elektrodunu çıkarın. Bu yöntem, yüksek elektrot şekli ve boyutsal doğruluk gerektiren büyük ölçekli hazırlık ve uygulama senaryoları için uygundur.

Karbon macunu elektrot işlem sonrası

Yüzey taşlama ve parlatma

Oluşturulan karbon macunu elektrodunun yüzeyi düzensiz veya pürüzlü olabilir. Bu durum elektrotun elektrokimyasal performansını ve tekrar üretilebilirliğini etkileyecektir. Bu nedenle, elektrot yüzeyinin taşlanması ve parlatılması gerekir. İlk olarak, elektrot yüzeyi belirgin tümsekleri ve düzensiz parçaları gidermek için zımpara kağıdı ile taşlanır. (200 mesh, 400 mesh, 800 mesh, 1200 mesh, vb. gibi kaba taneliden ince taneliye) Taşlama işlemi sırasında, elektrot yüzeyindeki kuvveti eşit tutmaya dikkat etmelisiniz. Karbon macunu tabakasına zarar vermekten kaçınmak için. Ardından, bir parlatma bezi ve parlatma macunu (alümina parlatma macunu gibi) kullanarak elektrodu parlatın. Elektrot yüzeyinde ayna etkisi elde etmek için. Cilalı elektrot yüzeyi daha pürüzsüzdür, bu da elektrotun arka plan akımını etkili bir şekilde azaltabilir ve elektrotun hassasiyetini ve yanıt kararlılığını artırabilir.

Temizlik ve aktivasyon

Aşındırıcı parçacıklar, parlatma macunu ve diğer kirlilikler, taşlama ve parlatma işleminden sonra elektrot yüzeyinde kalabilir ve temizlenmesi gerekir. Elektrotları susuz etanolde 5-10 dakika ultrasonik temizlik için bekletin, ardından deiyonize su ile durulayın ve ardından nitrojen ile kurutun. Elektrotun elektrokimyasal aktivitesini iyileştirmek için temizlenmiş elektrotun da aktive edilmesi gerekir. Aktivasyon yöntemi genellikle elektrokimyasal döngüsel voltammetri kullanarak elektrodu belirli bir elektrolit içinde belirli bir tarama hızında (50mV/s gibi) birkaç kez tarar. Böylece elektrot yüzeyinde kararlı bir aktif bölge oluşur ve böylece elektrotun elektrokimyasal performansı optimize edilir.

Kalite denetimi ve performans değerlendirmesi

Görünüm denetimi

Elektrodun görünümünü çıplak gözle ve mikroskopla kontrol edin. Elektrodun genel şeklinin düzenli olup olmadığını çıplak gözle kontrol edin. Karbon macununun tam olup olmadığını ve çatlak, delik veya dökülme olup olmadığını kontrol edin. Karbon macununun mikroskobik yapısını gözlemlemek için mikroskop kullanabilirsiniz. Karbon grafit tozunun dağılımının düzgün olup olmadığı ve yapışkan kaplamanın durumu gibi. Yüksek kaliteli elektrotun yüzeyi pürüzsüz olmalı ve karbon macunu belirgin kusurlar olmaksızın matris ile sıkıca birleştirilmelidir.

Elektrokimyasal performans testi

Karbon macun elektrotların performansını test etmek için elektrokimyasal iş istasyonunu kullanabilirsiniz. Yaygın yöntemler arasında döngüsel voltammetri (CV), diferansiyel puls voltammetri (DPV) ve AC empedans spektroskopisi (EIS) bulunur. CV, elektrotun REDOX davranışını inceler, farklı potansiyellerdeki akım tepkisini ölçer, REDOX pik potansiyelini ve akımını belirler. Ve belirli maddelerin katalitik performansını değerlendirir. DPV, düşük konsantrasyonlu maddeleri tespit etmek için darbe potansiyeli altında akım değişimini analiz ederek yüksek hassasiyete sahiptir. EIS, elektrot / çözelti arayüzü yük transferini ve iç direnci inceler, eşdeğer devre parametrelerini elde etmek için farklı frekansların AC empedansını ölçer. Ayrıca arayüz performansını ve elektron taşıma kapasitesini değerlendirir.

Sonuç

Karbon pasta elektrot üretiminde birçok adım ve karmaşık etkileyen faktörler vardır. Malzeme seçimi, hazırlama, kalıplama, işlem sonrası ve performans değerlendirmesine kadar her bağlantı çok önemlidir. Parametrelerin makul kontrolü yüksek kaliteli elektrotlar üretebilir ve gelecekteki üretim süreci optimize edilmeye ve yenilenmeye devam edecektir.