Як зробити вугільний пастовий електрод?

Вуглецевий пастовий електрод - це різновид електропровідного матеріалу, що використовується в мінеральних печах, печах для випалу карбіду кальцію та іншому обладнанні. Він складається з вуглецевої сировини та клеїв з унікальними перевагами в екологічному моніторингу та інших сферах. Він має простий процес приготування, низьку вартість, модифікується, гнучко регулює властивості, приділяється увага науковим дослідженням та практичному застосуванню.

Підготовка матеріалів

Вуглецева сировина

Основними вуглецевими матеріалами для електродна паста це нафтовий кокс, асфальтовий кокс і графіт. Нафтовий кокс має високий вміст вуглецю, менше домішок і нижчий питомий опір після прожарювання при високій температурі. Асфальтовий кокс має високу механічну міцність і хорошу електропровідність, що може підвищити стабільність електродів. Графітовий брухт має відмінну електро- та теплопровідність, що може покращити теплопередачу та ефективність транспортування електронів. Насправді, відповідно до використання електродної пасти, їх пропорція точно регулюється.

Палітурка

Вугільний бітум є найпоширенішою сполучною речовиною. Нагрітий до певної температури, він переходить з твердого стану в рідкий, рівномірно покриваючи частинки вугілля і дозволяючи їм міцно зв'язуватися. Температура розм'якшення вугільного асфальту визначає діапазон температур його розм'якшувального потоку. А відповідна температура розм'якшення дозволяє йому повністю проникати в сировину при нагріванні. Він забезпечує достатню міцність зчеплення після охолодження і підтримує форму і структуру електродної пасти. Показник коксування відображає його здатність до високотемпературного коксування. А вищий показник коксування допомагає поліпшити механічну міцність і електропровідність електродної пасти при високій температурі.

Добавки

Для того, щоб оптимізувати роботу електродної пасти, іноді додають специфічні добавки. Мідний порошок, алюмінієвий порошок та інші металеві порошки завдяки хорошій електропровідності після додавання можуть значно покращити електропровідність. Волокнисті матеріали, такі як вуглецеве волокно, можуть підвищити механічну міцність. Так що електродну пасту непросто зламати під впливом зовнішніх сил. Антиоксиданти можуть поліпшити антиоксидантну здатність при високих температурах і продовжити термін служби. Однак тип і кількість добавок повинні бути піддані великій кількості експериментів і суворих випробувань, щоб запобігти впливу на інші властивості.

Приготування вугільної пасти Крок

Зважте тонер і клей

Зважте вуглецевий порошок і клеї відповідно до ретельно розробленої формули. Використовуйте високоточні електронні ваги для точного зважування вуглецевої сировини та клеїв. Під час зважування суворо контролюйте умови навколишнього середовища, щоб запобігти гігроскопічності або псуванню вуглецевої сировини через зміни температури та вологості. А сировину з легкою гігроскопічністю експлуатувати в сухому середовищі та переробляти якомога швидше. Регулярне калібрування ваг для забезпечення точності зважування. У різних сценаріях застосування вимоги до продуктивності електродної пасти різні, необхідно враховувати використання навколишнього середовища, продуктивність і вартість, щоб визначити найкращу формулу.

Змішане шліфування

Змішайте і подрібніть відміряну сировину і клеї у високошвидкісному міксері або потужній машині для замішування. Спочатку перемішуйте на низькій швидкості протягом 10-15 хвилин, щоб спочатку диспергувати великі частинки. Потім збільште швидкість і нагрійте до 150-180 ℃, щоб вугільний пек розм'якшився і обгорнув частинки вуглецю. І продовжуйте перемішувати протягом 30-45 хвилин. Повністю перемішану суміш також переносять у кульовий млин та інше обладнання на 2-4 години. Для вдосконалення частинок вуглецю, щільно зв'яжіть клей, а також покращіть однорідність і стабільність вуглецевої пасти.

Процес формування електродів з вугільної пасти

Ручний спосіб наповнення

Метод ручного заповнення - це простий і прямий метод формування електродів. Спочатку очистіть підготовлену електродну матрицю (наприклад скляний вугільний електрод) і висушіть його азотом. Потім візьміть відповідну кількість підготовленої карбонової пасти. І акуратно заповніть карбоновою пастою поверхню основи електрода або в певну канавку за допомогою пінцета або скляної палички. При заповненні слід рівномірно розподілити карбонову пасту, наскільки це можливо, щоб уникнути дірок або нерівномірної товщини. Після заповнення акуратно притисніть вугільну пасту пальцем або інструментом, щоб вона щільно прилягла до основи електрода. Цей метод простий в експлуатації, не вимагає спеціального обладнання, але досвід оператора високий. І консистенція електрода після формування відносно погана.

Спосіб формування форми

Метод формування прес-форми дозволяє підготувати електроди з вуглецевої пасти правильної форми, точного розміру та гарної консистенції. Спочатку, відповідно до бажаної форми та розміру електрода, виберіть або налаштуйте відповідну форму, наприклад, форму з ПТФЕ. Після того, як форма буде очищена і висушена, рівномірно нанесіть шар розділового агента на поверхню форми для подальшого вивільнення. Потім засипте вуглецеву пасту в порожнину форми, і інструмент ущільнить вуглецеву пасту. Слідкуйте за тим, щоб карбонова паста повністю заповнила форму, а її поверхня була рівною. Потім форму з карбоновою пастою поміщають у певні умови температури і тиску для затвердіння. (Якщо використовується сполучна речовина, яку потрібно затвердіти, наприклад, епоксидна смола). Після затвердіння форму обережно відкривають і виймають сформований електрод з карбонової пасти. Цей метод підходить для великомасштабних сценаріїв підготовки і застосування, що вимагають високої точності форми і розмірів електродів.

Постобробка електродів з вугільної пасти

Шліфування та полірування поверхні

Поверхня сформованого електрода з вуглецевої пасти може бути нерівною або шорсткою. Це вплине на електрохімічні характеристики та відтворюваність електрода. Тому необхідно відшліфувати і відполірувати поверхню електрода. Спочатку поверхню електрода шліфують наждачним папером, щоб видалити очевидні нерівності та нерівні ділянки. (Від грубозернистого до дрібнозернистого, наприклад, 200 меш, 400 меш, 800 меш, 1200 меш і т.д.) Під час процесу шліфування слід звернути увагу на те, щоб зусилля на поверхні електрода було рівномірним. Щоб уникнути пошкодження шару вуглецевої пасти. Потім відполіруйте електрод, використовуючи полірувальну тканину та полірувальну пасту (наприклад, полірувальну пасту з глинозему). Для досягнення дзеркального ефекту на поверхні електрода. Полірована поверхня електрода є більш гладкою, що може ефективно зменшити фоновий струм електрода та покращити чутливість та стабільність реакції електрода.

Очищення та активація

Після шліфування та полірування на поверхні електрода можуть залишатися абразивні частинки, полірувальна паста та інші забруднення, які необхідно очистити. Замочіть електроди в безводному етанолі на 5-10 хвилин ультразвукового очищення, потім промийте деіонізованою водою, а потім висушіть азотом. Очищений електрод також потрібно активувати для поліпшення електрохімічної активності електрода. Метод активації зазвичай використовує електрохімічну циклічну вольтамперометрію для сканування електрода кілька разів з певною швидкістю сканування (наприклад, 50 мВ/с) у певному електроліті. Таким чином, на поверхні електрода утворюється стабільна активна ділянка, тим самим оптимізуючи електрохімічні характеристики електрода.

Перевірка якості та оцінка ефективності

Перевірка зовнішнього вигляду

Перевірте зовнішній вигляд електрода неозброєним оком і за допомогою мікроскопа. Перевірте неозброєним оком, чи правильна загальна форма електрода. Чи повна карбонова паста, чи немає тріщин, отворів або відвалів. За допомогою мікроскопа можна спостерігати за мікроскопічною структурою вугільної пасти. Наприклад, чи рівномірний розподіл вуглеграфітового порошку та стан клейового покриття. Поверхня високоякісного електрода повинна бути гладкою, а карбонова паста повинна бути щільно поєднана з матрицею без явних дефектів.

Випробування електрохімічних характеристик

Ви можете використовувати електрохімічну робочу станцію для тестування продуктивності електродів з вуглецевої пасти. Поширені методи включають циклічну вольтамперометрію (ЦВ), диференціальну імпульсну вольтамперометрію (DPV) і спектроскопію імпедансу змінного струму (EIS). Циклічна вольтамперометрія вивчає окисно-відновну поведінку електрода, вимірює струмовий відгук при різних потенціалах, визначає піковий потенціал і струм окисно-відновного процесу. А також оцінює каталітичну ефективність конкретних речовин. DPV має високу чутливість, аналізуючи зміну струму під дією імпульсного потенціалу для виявлення речовин з низькою концентрацією. EIS вивчає перенесення заряду на межі розділу електрод/розчин і внутрішній опір, вимірює імпеданс змінного струму різних частот для отримання еквівалентних параметрів ланцюга. А також оцінює продуктивність інтерфейсу і здатність транспортування електронів.

Висновок

Виробництво вугільних електродів складається з багатьох етапів і складних факторів, що впливають на нього. Від вибору матеріалу, підготовки, формування, подальшої обробки та оцінки продуктивності, кожна ланка має вирішальне значення. Розумний контроль параметрів дозволяє виробляти високоякісні електроди, а майбутній виробничий процес буде продовжувати оптимізацію та інновації.