Les électrodes
de carbone sont très utiles dans certaines réactions électrochimiques en raison
de plusieurs propriétés avantageuses. Réactions électrochimiques impliquent le
transport des électrons d'un endroit à l'autre et, s'il est configuré
correctement, donner des courants électriques utiles à la suite. L'électricité
peut être stocké, produite ou consommée dans les réactions, qui sont utilisés
dans les batteries, la production de métaux et produits chimiques industriels,
des condensateurs et des piles à combustible.
Les électrodes
sont la surface solide à laquelle les réactions électrochimiques de liquide se
produisent. L’anode a une charge positive et attire les électrons, tandis que
la cathode a une charge négative et attire les ions positifs. Par l'échange
d'électrons de la cathode vers l'anode, le courant électrique est établi. Le
carbone peut servir à la fois une anode ou de la cathode, mais dans les deux
applications, le carbone est généralement combiné à d'autres éléments pour
accroître la conductivité.
En chimie
organique, le carbone est souvent considéré dans ses molécules d'hydrocarbures,
des composés clés de la vie et auparavant la matière vivante. Electrochemists
pensent de carbone dans ses états solides de graphite et de carbone formes
similaires, presque purs. Carbone lié presque exclusivement à d'autres atomes
de carbone atteint un degré élevé d'électrons délocalisés qui en font un bon
conducteur. Une anode de carbone est un choix privilégié en électrochimie pour
d'autres raisons, y compris la non-toxicité, à faible coût et de flexibilité.
La première
utilisation de carbone comme matériau cathodique a été démontrée en 1792 quand
graphite remplacé avec succès les métaux dans certaines piles début
expérimentales. Dans une batterie, de l'énergie est stockée dans le potentiel
électrochimique des réactifs et le cas échéant libérée.
Condensateurs électroniques
en magasin de carbone charge électrique entre les électrodes double de carbone
d'une immense surface. L'un des côtés de la double couche agit comme une
cathode de carbone et l'autre comme une anode de carbone. Les ions chargés
positivement s'accrocher au côté cathodique, et les frais négativement
s'accrocher au côté anodique. Quand libéré, des électrons sont libérés au
circuit.
Une anode en
carbone moulé fabriqué à partir de graphite artificiel est utilisée dans la
production à grande échelle de chlore, de l'aluminium et du silicium. La
production de carbure de calcium, de phosphore jaune, et des ferro-alliages
utilise des anodes en carbone. Ces processus nécessitent de l'énergie. L'anode
de carbone est progressivement consommée dans le procédé, la perte de carbone
sous forme de dioxyde de carbone. Les anodes perdent de leur efficacité car ils
se dégradent, provoquant l'utilisation d'anodes d'oxydes métalliques dans les
usines de fabrication de chlore modernes.
Dans les piles à
combustible, l'électricité est tirée directement de l'anode de la réaction
électrochimique - une conversion très efficace par rapport à l'énergie produite
indirectement par la combustion de combustibles à conduire l'équipement
mécanique. Le combustible est généralement de l'hydrogène gazeux, et l'oxydant
est l'oxygène de l'air. Le mélange cellule-cathode-anode électrolyte est très
mince et est emballé dans des blocs de plus de 400 cellules disposées en série.
L'anode de carbone remplit une fonction électrochimique, mais sert également
comme un moyen pour disperser les catalyseurs métalliques coûteux.
