Vad är en grafitanod? - Definition från Kunskaper.se

Vad betyder grafitanod?

En grafitanod är en elektrod gjord av grafit som används i en kvicksilvercell för att producera klor genom elektrolys. När grafitstaven förs in i en kvicksilverpoolkatod hos en ignitron, börjar en elektrisk ström flyta eftersom den är en samlare av elektroner i ett strålkraftrör.

Grafitanodmaterial förbränns med syre för att producera CO₂, vilket gör det till ett brännbart material. Den har en självantändningstemperatur på cirka 700°C (1292°F) och en förbränningsenergi på 33 kJ g⁻¹

, även om dess förbränning energi frigörs först när grafitmaterialet har kastats ut från cellen och sedan bränts helt utanför vid tillräckligt höga temperaturer.

Hur grafitanoder används i Katodiska skyddssystem

Med korrosion som en ledande orsak till för tidigt fel i metalliska strukturer, försöker operatörer att förlänga livslängden för sina anläggningar och utrustning genom att installera system för katodiskt skydd (CP). Det finns två klassificeringar av katodiska skyddssystem:

Ett galvaniskt katodiskt skyddssystem består av offeranoder, gjorda av grafit eller annat material, sammankopplade för att skydda en struktur. Systemets naturliga potential måste vara mer negativ än strukturen så att den katodiska skyddsströmmen flyttas från anoden (som är mer negativ) till strukturen (som är mindre negativ) när den är ansluten i en krets.
Impressed current cathodic protection (ICCP) avser en metod där potentialskillnaden mellan galvanisk/offeranod och stålkonstruktion inte räcker till genom att för att generera en ström som är tillräcklig för att ge skydd. I dessa fall används en strömkälla för att generera en större potentialskillnad, vilket möjliggör mer strömflöde in i strukturen som skyddas.

Tillverkning av grafitanoder

Grafitanoder har varit kommersiellt tillgängliga sedan 1940. De tillverkas genom att binda kolhaltiga fyllmedel med kolavgivande bindemedel, extrudera dem till stavar och grädda dem vid 1 000°C (1 830°F), vilket karboniserar beckbindemedlet. Anoden placeras i en elektrisk grafitugn efter kylning och återupphettas sedan till över 250°C (480°F), vilket fullbordar grafitiseringsprocessen. När

grafitiseras vid förhöjda temperaturer blir anoden mer porös. Efter att denna process är avslutad har materialet förbättrade kristallina egenskaper såsom elektrisk och termisk ledningsförmåga.
Både naturlig och syntetisk grafit används för att producera elektroder för batteriteknik.
Figur 1. En grafitanod.

Kunskaper.se förklarar grafitanod

Anoder är den positiva polaritetskontakten i en elektrolytisk cell, som är där oxidation sker. Negativa joner tvingas att kemiskt reagera av en elektrisk potential och avge elektroner som sedan strömmar in i drivkretsen.

Grafitanoder är känsliga för korrosiv oxidation eftersom vatten kan tränga in genom anodens porer och orsakar för tidigt fel på metalltrådarna i anodens anslutning.

Grafit är väl lämpad för katodskyddsanoder på grund av dess kemiska tröghet, goda elektriska ledningsförmåga och överkomliga kostnader. Av dessa skäl används grafitanoder på underjordiska rörledningar och lagringstankar som en kostnadseffektiv metod för korrosionskontroll.

Alternativa anodmaterial

Material som används för att konstruera anoder måste vara elektrokemiskt aktiva mot oxidationsreaktionen av intresse. De måste också vara ekonomiskt lönsamma, vilket gör grafit till ett bra val. Grafit har använts i batterier utan några säkerhetsproblem i många år.

Många alternativa material har också använts med målet att förbättra anodprestandan, inklusive kisel, kol, tenn och legerat material. material. Flera andra icke-traditionella anodmaterial studeras, inklusive material som är mer elektrokatalytiskt aktiva mot kolvätebaserade bränslen och MIEC-keramiska system.

Faror förknippade med grafit

Grafitdamm kan skada elektronisk utrustning och orsaka kortslutningar i utrustningen. Grafitanodmaterialet reagerar med elektrolyter vid högre temperaturer (T >100°C) för att generera brandfarliga och giftiga gaser i processen.