Miks on elektrolüüsimisel hädavajalik grafiidi anood?

Grafiidil on oluline roll liitium-ioonakudes. Anoodimaterjalina on sellel kõrge juhtivus ja suurepärane laadimisvõime. Akutehnoloogia kiire edenemisega suureneb nõudlus grafiidi järele, seetõttu on üha olulisem oma funktsioonidest sügavalt aru saada ja tagada jätkusuutlik hankimine. Ükskõik, kas tegemist on looduslike maagide või sünteetiliste meetodite abil saadud toodete ekstraheeritud grafiidist, kasvab grafiidi kasutamine akutööstuses kiiresti.

Grafiidi anoodmängib olulist rolli elektrokeemilistes protsessides. Elektrolüütilises rakus on anood, kus ilmneb oksüdatsioonireaktsioon, ja nende spetsiaalsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu kasutatakse sageli anoodmaterjalidena grafiidi vardaid.

Elektrolüüsiprotsessi ajal läbivad elektrolüütilise raku anood ja katood vastavalt oksüdatsiooni ja redutseerimisreaktsioone. Grafiidi anoodi peamine funktsioon on anioonide meelitamine ja elektronide annetamine voolu toimimisel. Need anioonid aktsepteerivad anoodis elektrone ja oksüdeeritakse vastavate oksüdatsiooniproduktide genereerimiseks, soodustades sellega oksüdatsioonireaktsioonide esinemist. Selle protsessi käigus peab grafiidivarras taluma kõrge voolutiheduse ja elektrokeemilise korrosiooni ning grafiidivarras ise võib ka teatud astet oksüdatsiooni, kuid tavaliselt ei mõjuta see selle jõudlust anoodina. Seetõttu on selle materiaalsetele omadustele kõrged nõuded.

Grafiidi anoodil on paljudes valdkondades lai kasutusvalik, eriti elektrolüütilises tööstuses.

Alumiiniumist elektrolüüs:Grafiidi anoodon asendamatu materjal alumiiniumist elektrolüüsiprotsessis. Alumiiniumist elektrolüütilises rakus toimib grafiidi anood anoodina, vähendades alumiiniumiioonid alumiiniummetallist voolu kaudu ja vabastades samal ajal hapnikku. Suurepärase korrosioonikindluse tõttu saab see pikka aega stabiilselt töötada.

Kloori-alkali ettevalmistamine: kloori-alkali ettevalmistamine on oluline keemiline tööstusprotsess, milles grafiidi anood mängib olulist rolli. Kloori-alkali ettevalmistamise protsessis toimib grafiidi anood naatriumkloriidi vesilahuses katoodina, redutseerides kloriidiioonid klooriks ja vesinikuks voolu toimel. Samal ajal toimib samas reaktsioonpaagis grafiiditode ka naatriumioonide anoodina, vähendades naatriumioonide naatriumiioonid voolu toimel.

Kaaliumi ettevalmistamine: lisaks kloori-alkali ettevalmistamise protsessileGrafiidi anoodsaab kasutada ka kaaliumi ettevalmistamise protsessis. Kaaliumi valmistamise protsessis toimib see elektrolüütilise raku anoodina, vähendades kaaliumiioonide kaaliummetalli voolu toimel.

Orgaaniline süntees: grafiidi anoodi saab kasutada ka orgaanilise sünteesi valdkonnas. Orgaaniliste sünteesireaktsioonide korral saab seda reaktsiooni soodustamiseks kasutada elektrokeemiliste reaktsioonide katalüsaatorina.

Grafiidil on hea juhtivus, kõrge temperatuurikindlus ja keemiline stabiilsus, mis teeb sellest ideaalse anoodimaterjali. Lisaks on grafiidivardadel ka kõrge spetsiifiline pindala, mis võib pakkuda rohkem reaktsioonikohti, suurendades sellega elektrolüüsi efektiivsust. Need eelised muudavad grafiidivardad elektrokeemilises tööstuses laialdaselt. Grafiidivardad kui anoodid mängivad tühjendusprotsessis võtmerolli. Mõistes selle tööpõhimõtet ja keemiliste muutuste protsessi, saame seda olulist elektrokeemilist materjali paremini mõista ja rakendada.