База заједничке имовине
Три својства објашњавају зашто графит наставља да осваја улоге електрода у веома различитим индустријама. Прво, он спроводи електричну енергију кроз делокализоване електроне и наставља да проводи на температурама на којима се метали топе. Друго, његова структура слоја даје ниско термичко ширење и високу отпорност на топлотни удар. Треће, хемијски је стабилан у многим окружењима и може се машински обрађивати у прецизне облике. Свака индустрија која бира графит то чини зато што је једно или више ових својстава одлучујуће за њен процес.
Производња челика: електрода за пећ
У производњи челика у електролучним пећима, електрода мора да носи десетине хиљада ампера и да преживи лук који је на врху далеко изнад 3.000 степени Целзијуса. Графит је једини практичан материјал који комбинује адекватну проводљивост, тачку сублимације близу 3.650 степени Целзијуса, отпорност на топлотни удар и снагу за подупирање дугачког стуба. ЕАФ рута производи отприлике 28 до 30 процената светског сировог челика, а практично сав се топи графитним електродама. Избор степена прати снагу пећи: РП, ХП и УХП електроде се бирају тако да одговарају густини струје операције.
Електролиза: Провођење у агресивним ћелијама
У електролитичким процесима електрода мора да се одупре хемијском окружењу, као и да носи струју. Угљеничне аноде се користе у топљењу алуминијума, где се анода троши током процеса, а графит се појављује у низу електрохемијских ћелија где је потребна његова инертност и проводљивост. Графитне аноде су такође уобичајене у производњи хлора и каустичне соде и у другим процесима електролитичке соли. У овим применама електрода ради на умереној температури, али у хемијски агресивним медијима, а отпорност угљеника на корозију је одлучујуће својство.
Складиштење енергије: Анода батерије
У литијум{0}}јонским батеријама, графит је стандардни анодни материјал. Литијум јони се интеркалирају између слојева угљеника током пуњења и напуштају их током пражњења, што је могуће управо због структуре слоја графита. Графит за батерије{3}} је прах високо уређених честица, прилично различит од електроде у пећи, али је исти елемент и иста хемија на делу. Раст електричних возила и складиштења у мрежи учинио је графит највећим материјалом за угљеничне електроде по запремини у енергетском сектору.
Избор правог угљеничног облика
Лекција из ових индустрија је да графит није један производ, већ породица облика угљеника прилагођених различитим дужностима. УХП електрода пећи је велики екструдирани цилиндар од графитизованог игличастог кокса; анода батерије је фини прах са контролисаном величином честица; анода за електролизу је густ блок отпоран на корозију-. Купци у свакој индустрији одређују степен, густину, чистоћу и димензије које су потребне њиховом процесу, а иста основна хемија подржава све њих.
Често постављана питања
П: Која својства чине графит изборним материјалом за електроде?
Три својства одлучују о томе: електрична проводљивост кроз делокализоване електроне који преживљавају температуре где се метали топе, ниско топлотно ширење са високом отпорношћу на топлотни удар из структуре слоја и хемијска стабилност уз добру обрадивост. Свака индустрија усваја графит јер је један или више њих одлучујући за њен процес.
П: Зашто се графит користи за електроде за електролучне пећи?
Електрода пећи мора да носи десетине хиљада ампера, док њен врх има температуру далеко изнад 3.000 степени Целзијуса. Графит комбинује адекватну проводљивост, тачку сублимације близу 3.650 степени Целзијуса, отпорност на топлотни удар и довољну снагу да издржи дугачку колону, тако да су РП, ХП и УХП разреди одабрани тако да одговарају густини струје сваке пећи.
П: Да ли су угљеничне аноде у топљењу алуминијума исте као и графитне електроде?
Не. Оба су материјали за електроде од угљеника, али алуминијумске ћелије троше претходно-печене угљеничне аноде дизајниране за тај процес, док су електроде пећи графитизовани производи пројектовани за високу струју и поновљен термички циклус.
П: Зашто је графит стандардни анодни материјал у литијум{0}}јонским батеријама?
Литијум јони се интеркалирају између слојева угљеника током пуњења и излазе током пражњења. То кретање је могуће управо због структуре графитног слоја, због чега је графит{1}}батеријског квалитета фин, високо уређен прах, а не велики цилиндар.
П: Која особина је најважнија за електролизу за електролизу?
Хемијска отпорност на окружење ћелије у комбинацији са електричном проводљивошћу. У процесима хлора, каустичне соде и других електролитичких соли медији су агресивни иако су температуре умерене, тако да је инертност одлучујуће својство.
П: Колики удео светског сировог челика зависи од графитних електрода?
Путем електролучне пећи се производи отприлике 28 до 30 процената светског сировог челика, а практично сав се топи графитним електродама. У земљама са обилним отпадом удео ЕАФ-а је знатно изнад две трећине.