به نقل از «خبرآنلاین»

الکترود گرافیتی؛ معرفی، ساختار و کاربردها

تاریخ انتشار: ۲۱ مرداد ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۴۳۸۷۶۸

با توجه به تحولات صنعتی، شناخت بهتر گرافیت می‌تواند در بهبود کارایی و تکامل صنایع مختلف کمک کند.

گرافیت چیست؟

گرافیت یکی از اشکال آلوتروپیک کربن است که در ساختار آن اتم‌های کربن به‌صورت لایه‌های پیوندی مرتبط به هم می‌چسبند. این لایه‌ها به‌صورت صفحاتی متمایز به نام‌های لایه‌های گرافنی تشکیل شده‌اند. هر لایه گرافنی متشکل از ستون‌های عمودی از اتم‌های کربن است که به شکل شبکه‌های هگزاگونال مرتبط به هم قرار گرفته‌اند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

گرافیت یک ماده هادی است، به این معنی که قادر به هدایت جریان الکتریکی است.

باتوجه‌به خواص منحصربه‌فرد گرافیت، از آن در صنایع مختلفی مانند صنعت الکتروشیمی، فولادسازی، آلومینیوم، شیمیایی و اتومبیل‌سازی استفاده می‌شود. همچنین، به‌عنوان الکترود در باتری‌ها و سلول‌های الکترولیز نیز به کار می‌رود.

ساختار الکترود گرافیتی

در ساختار الکترود گرافیتی، از گرافیت به‌عنوان ماده اصلی استفاده می‌شود. گرافیت می‌تواند از دو منبع مختلف به دست آید؛ گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی.

گرافیت طبیعی

گرافیت طبیعی از منابع طبیعی مانند سنگ‌های گرانیتیت و سیلیسیکات‌ها به دست می‌آید. این نوع گرافیت دارای ساختار بلوری بوده و ممکن است به‌صورت پودر یا قطعات بزرگ‌تر در دسترس باشد.

گرافیت مصنوعی

گرافیت مصنوعی از طریق فرآیندهای صنعتی تولید می‌شود؛ از جمله گرافیت‌سازی حرارتی یا رسوب‌گذاری شیمیایی. این گرافیت دارای ساختار لایه‌های پیوندی اتم‌های کربن است که به صورت لایه‌های گرافنی به هم پیوسته‌اند. این ساختار لایه‌ای باعث خواص الکتروشیمیایی منحصربه‌فرد الکترودهای گرافیتی می‌شود، از جمله توانایی هدایت جریان الکتریکی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و تحمل به شرایط شیمیایی و حرارتی را دارد.

خواص الکتروشیمیایی الکترود گرافیتی

در واقع، خواص الکتروشیمیایی الکترود گرافیتی شامل توانایی رساندن جریان الکتریکی، قابلیت اکسیداسیون بالا و مقاومت در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های آلی است. بیشتر این ویژگی‌ها مستقیماً به ساختار و خواص الکتروشیمیایی گرافیت برمی‌گردد. به‌طورکلی، خواص الکتروشیمیایی الکترود گرافیتی عبارت‌اند از:

هادی الکتریکی: الکترود گرافیتی به‌عنوان یک هادی الکتریکی عمل می‌کند، یعنی قادر به انتقال الکترون‌ها است. ساختار گرافیتی الکترود باعث می‌شود جریان الکتریکی به‌خوبی از آن عبور کند که در نتیجه به کارایی الکتروشیمیایی بالا منجر می‌شود. قابلیت اکسیداسیون: الکترود گرافیتی قابلیت اکسیداسیون بالا را دارد، به این معنی که می‌تواند در فرایندهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها را از دیگر مواد دریافت کند و به خود جذب کند. مقاومت شیمیایی: الکترود گرافیتی بسیار مقاوم در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های آلی است. این ویژگی آن را برای استفاده در محیط‌های خورنده و شیمیایی مناسب می‌سازد که در فرایندهای الکتروشیمیایی و سایر کاربردها مورداستفاده قرار می‌گیرد.

به‌طورکلی، خواص الکتروشیمیایی برترالکترود گرافیتی آن را به یک انتخاب مناسب برای بسیاری از فرایندهای الکتروشیمیایی می‌کند، از جمله الکترولیز، سلول‌های سوختی، باتری‌ها، فرایندهای الکتروشیمیایی صنعتی و غیره.

تقسیم‌بندی الکترود گرافیتی

الکترودهای گرافیتی معمولاً بر اساس قدرت و کیفیت آنها به سه دسته UHP (Ultra High Power) ،HP (High Power) و RP (Regular Power) تقسیم‌بندی می‌شوند. این تقسیم‌بندی بر اساس محصولات تولیدی و قدرت الکترود برای کاربردهای مختلف است. به طور خلاصه، تقسیم‌بندی بر اساس قدرت الکترود به شرح زیر است:

الکترود گرافیتی قدرت فوق‌العاده بالا (Ultra High Power - UHP): این نوع الکترودها دارای قدرت بسیار بالا هستند و برای فرایندهایی با مصرف بالای انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این الکترودها به‌عنوان یکی از قدرتمندترین الکترودهای گرافیتی در صنایع فولادسازی، آلومینیوم و فرایندهای الکتروشیمیایی استفاده می‌شوند. الکترود گرافیتی قدرت بالا (High Power - HP): این نوع الکترودها قدرت بالایی دارند و برای فرایندهای الکتروشیمیایی و فولادسازی با مصرف متوسط انرژی استفاده می‌شوند. آنها نیز در برخی از کاربردهای فولادسازی و آلومینیوم مورداستفاده قرار می‌گیرند. الکترود گرافیتی قدرت عادی (Regular Power - RP): این نوع الکترودها قدرت متوسطی دارند و برای فرایندهایی با مصرف کمتر انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها معمولاً در صنایع فولادسازی، آلومینیوم و صنایع شیمیایی استفاده می‌شوند. کاربردهای الکترود گرافیتی

الکترود گرافیتی به علت خواص الکتروشیمیایی منحصربه‌فرد خود، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. به‌طورکلی، کاربردهای الکترود گرافیتی عبارت‌اند از:

صنعت الکتروشیمی: الکترود گرافیتی در صنعت الکتروشیمی، به‌عنوان الکترودهای اصلی در سلول‌های الکترولیز مورداستفاده قرار می‌گیرد. این سلول‌ها در فرایندهایی مانند الکترولیز آب، تولید کلر و سدیم هیدروکسید، الکترولیز فلزات (مانند آلومینیوم) و سایر فرایندهای الکتروشیمیایی صنعتی به کار می‌روند. صنعت فولادسازی: در صنعت فولاد، الکترودهای گرافیتی در فرایندهایی مانند ذوب فولاد و ریخته‌گری استفاده می‌شوند. این الکترودها به‌عنوان الکترودهای سازنده (به شکل یکی از جوانه‌ها) در قسمت بالای کوره‌های قوس الکتریکی استفاده می‌شوند.

1. الکترودهای گرافیتی برای کوره قوس الکتریکی (EAF): این نوع الکترودها در فرایند ذوب و تولید فولاد در کوره قوس الکتریکی (EAF) استفاده می‌شوند. در این روش، از طریق تولید قوس الکتریکی بین الکترودها و مواد ذوبی، فلز ذوب شده و فرایند پالایش و تصفیه فولاد انجام می‌شود. الکترودهای گرافیتی به‌عنوان الکترودهای سازنده (به شکل یکی از جوانه‌ها) در این کوره‌ها استفاده می‌شوند. استفاده از الکترودهای گرافیتی در کوره قوس الکتریکی از جمله دلایل آن است که قدرت بالا، خواص الکتروشیمیایی مناسب و مقاومت در برابر حرارت و شوک حرارتی را دارا هستند.

2. الکترودهای گرافیتی برای کوره پاتیلی (LF) و غیره: الکترودهای گرافیتی برای کوره‌های پاتیلی (LF) در فرآیند پالایش فولاد استفاده می‌شوند. این الکترودها نقش مهمی در انتقال حرارت و پالایش فولاد ایفا می‌کنند. در این کوره‌ها، با جریان الکتریکی به الکترودها، حرارت تولید می‌شود و با تماس الکترودها با فلز ذوب شده، فرآیند پالایش فولاد انجام می‌شود. به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و خواص الکتروشیمیایی مناسب، الکترودهای گرافیتی در این کوره‌ها به‌عنوان الکترودهای مناسب شناخته می‌شوند.

مقادیر مصرف الکترودهای گرافیتی در کوره قوس الکتریکی (EAF) و کوره پاتیلی (LF) و سایر فرایندها، بستگی به نیازهای خاص هر فرایند و شرایط عملیاتی دارد. استفاده از الکترودهای گرافیتی در این فرایندها باعث بهبود کارایی و کیفیت فولاد تولیدی می‌شود.

صنعت آلومینیوم: الکترودهای گرافیتی در تولید آلومینیوم به‌عنوان الکترودهای سازنده در سلول‌های الکترولیز استفاده می‌شوند. صنعت شیمیایی: الکترودهای گرافیتی در صنعت شیمیایی به‌عنوان الکترودهای استخراج و تولید مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این شامل تولید کلر، سدیم هیدروکسید، هیدروژن و سایر ترکیبات شیمیایی می‌شود. صنعت آب و فاضلاب: الکترودهای گرافیتی در صنایع تصفیه آب و فاضلاب به‌عنوان الکترودهای اصلی در سلول‌های الکترولیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. باتری‌ها: الکترود گرافیتی در تولید برخی از باتری‌ها و سلول‌های الکتریکی استفاده می‌شود، به‌عنوان مثال در باتری‌هایی مانند باتری‌های یون لیتیوم و باتری‌های الکتروشیمیایی. کاتالیزورها: الکترود گرافیتی به‌عنوان کاتالیزور در برخی فرایندهای الکتروشیمیایی و واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود. این شامل الکترولیز فرمیک اسید، تولید هیدروژن و سایر واکنش‌های الکتروشیمیایی است. اتومبیل‌سازی: الکترودهای گرافیتی در برخی از بخش‌های سیستم‌های الکترونیکی خودروها و خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند، از جمله در بخش باتری و سیستم‌های الکتروشارژ.

این تنها برخی از کاربردهای الکترود گرافیتی در صنایع مختلف هستند.الکترود گرافیتی به دلیل خواص الکتروشیمیایی برتر و مقاومت شیمیایی خود، در بسیاری از صنایع و فرایندهای الکتروشیمیایی بسیار ارزشمند است.

کلام آخر

الکترود گرافیتی به علت خواص الکتروشیمیایی برتر و مقاومت شیمیایی بالا، یک نوع الکترود بسیار مهم و کاربردی است. باتوجه‌به کاربردهای گسترده‌ای که در صنایع مختلف دارد، الکترود گرافیتی به‌عنوان یک جزء اساسی در فرایندهای الکتروشیمیایی، صنعت فولادسازی، تولید آلومینیوم، صنایع شیمیایی، آب و فاضلاب و بسیاری از سایر صنایع، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند. با ادامه تحقیقات و توسعه فناوری، احتمالاً کاربردهای بیشتری برایالکترود گرافیتی در آینده پیش‌بینی می‌شود.

برای دسترسی سریع به تازه‌ترین اخبار و تحلیل‌ رویدادهای ایران و جهان اپلیکیشن خبرآنلاین را نصب کنید. کد خبر 1800556

منبع: خبرآنلاین

کلیدواژه: مورد استفاده قرار می گیرند خواص الکتروشیمیایی الکترود گرافیتی الکترود گرافیتی کوره قوس الکتریکی استفاده می شوند جریان الکتریکی استفاده می شود صنایع مختلف تقسیم بندی باتری ها کوره ها لایه ها سلول ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.khabaronline.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرآنلاین» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۴۳۸۷۶۸ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

خورشید: ساختار و چرخه حیات تنها ستاره منظومه شمسی

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا،‌ در هسته خورشید، دما به 15 میلیون درجه سانتیگراد می‌رسد! اینجا جایی است که همجوشی هسته ای اتفاق می‌افتد و با ترکیب اتم‌های هیدروژن به هلیوم انرژی ایجاد می‌شود. انرژی تولید شده در اینجا به سمت بیرون حرکت می‌کند و به ما نور می‌دهد.

در بیرون هسته، ناحیه تابشی وجود دارد. در این منطقه، انرژی از طریق تابش الکترومغناطیسی - مشابه نور - منتقل می‌شود. ممکن است هزاران سال طول بکشد تا انرژی تولید شده در هسته به لایه بعدی یعنی ناحیه همرفتی منتقل شود.

ناحیه همرفتی مانند یک دیگ جوشان سوپ است. پلاسمای داغ به سمت بالا می‌رود، در سطحش سرد می‌شود و سپس به پایین فرو می‌رود. این حرکت ثابت به انتقال انرژی به بیرون به سمت سطح خورشید کمک می‌کند.

لایه بیرونی خورشید که از زمین می‌بینیم فوتوسفر(photosphere) نام دارد. این نقطه جایی است که بیشتر نور مرئی ساطع می‌شود. در سطح خورشید گهگاه لکه‌های خورشیدی دیده می‌شود که نواحی سردتر ناشی از فعالیت مغناطیسی آن است.

فعالیت خورشید از طریق چرخه‌هایی به نام «چرخه‌های خورشیدی» می‌گذرد که تقریباً 11 سال طول می‌کشد. تنها ستاره منظومه ما در طول اوج خورشیدی، دارای لکه‌های خورشیدی و شعله‌های زیادی است، در حالی که در حضیض خورشیدی فعالیت کمتری دارد.

دانلود فیلم اصلی کد ویدیو

خورشید با افزایش سن  به تدریج گرم‌تر و درخشان‌تر می‌شود. حدود 5 میلیارد سال دیگر وارد مرحله جدیدی به نام فاز غول سرخ خواهد شد. در آن دوره منبسط خواهد شد و احتمالاً برخی از سیارات داخلی مانند عطارد و زهره را خواهد بلعید.

خورشید لایه‌های بیرونی خود را پس از مرحله غول سرخ به بیرون منتشر می‌کند و یک صحنه زیبا به نام سحابی سیاره ای ایجاد خواهد کرد. آنچه از هسته خورشید باقی می‌ماند سرد می‌شود و ستاره کوچک و متراکمی به نام کوتوله سفید تشکیل می‌شود.

چرخه حیات خورشید سفری جذاب است که میلیاردها سال به طول می‌انجامد. درک ساختار و تغییرات آن به ما بینشی از دوره حیات و آینده این ستاره دوست‌داشتنی می‌دهد.

انتهای پیام/