Sebuah anoda karbon adalah reseptor bermuatan positif pada elektroda karbon. Ini menarik elektron, yang bermuatan partikel molekul, dan biasanya bekerja bersama dengan katoda, reseptor bermuatan negatif. Bersama-sama anoda dan katoda membawa muatan listrik atau elektrokimia, yang berguna dalam sejumlah aplikasi yang berbeda. Beberapa baterai paling awal menggunakan elektroda karbon, dan anoda memainkan peran penting dalam membantu baterai tersebut mempertahankan dan menghantarkan energi. Di zaman modern, elemen berbasis karbon lebih umum digunakan dalam kapasitor listrik, serta dalam industri dalam hal produksi klorin dan bahan kimia tertentu lainnya dalam skala besar. Komponen semacam ini juga sangat penting dalam fungsi sel bahan bakar.
Pengertian Elektroda Karbon Secara Umum
Dalam pengertian yang sangat umum, “elektroda” adalah permukaan apa pun di mana muatan listrik dibawa, terperangkap, atau dikonduksi. Elektroda adalah permukaan padat di mana reaksi elektrokimia cairan terjadi. Anoda memiliki muatan positif dan menarik elektron, sedangkan katoda memiliki muatan negatif dan menarik ion positif. Dalam kebanyakan kasus itu pertukaran elektron dari katoda ke anoda yang membentuk arus listrik.
Elektroda karbon khusus biasanya terbuat dari unsur karbon, atau yang menggunakan karbon sebagai konduktor utamanya. Reaksi elektrokimia melibatkan pengangkutan elektron dari satu tempat ke tempat lain dan, jika dikonfigurasi dengan tepat, menghasilkan arus listrik yang berguna sebagai hasilnya. Listrik dapat disimpan, diproduksi, atau dikonsumsi dalam reaksi. Karbon dapat berfungsi sebagai anoda atau katoda; namun, dalam kedua aplikasi tersebut, karbon biasanya digabungkan dengan elemen lain untuk meningkatkan konduktivitas alaminya.
Sifat Elektrokimia
Dalam kimia organik, karbon sering dianggap sebagai molekul hidrokarbonnya, senyawa kunci dari materi hidup dan materi yang sebelumnya hidup. Ahli elektrokimia memikirkan karbon dalam bentuk padat grafit dan bentuk karbon hampir murni lainnya. Karbon yang terikat hampir secara eksklusif ke atom karbon lain mencapai tingkat tinggi elektron terdelokalisasi yang membuatnya menjadi konduktor yang baik. Anoda yang terbuat dari atau dengan karbon juga merupakan pilihan yang disukai dalam elektrokimia karena alasan lain termasuk non-toksisitas, biaya rendah, dan fleksibilitas.
Kapasitor elektronik yang terbuat dari karbon menyimpan muatan listrik di antara elektroda karbon ganda dengan luas permukaan yang sangat besar. Satu sisi lapisan ganda bertindak sebagai katoda karbon dan sisi lainnya sebagai anoda. Ion bermuatan positif menempel pada sisi katodik, dan muatan negatif menempel pada sisi anodik. Ketika habis, elektron dilepaskan ke sirkuit.
Penggunaan Awal
Penggunaan karbon pertama yang didokumentasikan sebagai bahan katodik terjadi pada tahun 1792, ketika grafit berhasil menggantikan logam di beberapa baterai awal eksperimental. Dalam baterai, energi disimpan dalam potensial elektrokimia reaktan dan dilepaskan seperlunya. Sebagian besar baterai modern tidak bergantung pada karbon, dan baterai yang menyertakan elemen tersebut biasanya melakukannya dengan begitu banyak bahan dan senyawa lain sehingga anoda tidak dapat dengan tepat disebut “karbon”.
Peran dalam Produksi Klorin
Anoda cetakan yang terbuat dari grafit buatan sering digunakan dalam produksi klorin, aluminium, dan silikon skala besar. Produksi kalsium karbida, fosfor kuning, dan ferroalloy menggunakan anoda karbon. Proses-proses ini membutuhkan energi. Anoda karbon secara bertahap dikonsumsi dalam proses, kehilangan karbon sebagai karbon dioksida. Anoda kehilangan efisiensi karena terdegradasi, mendorong penggunaan anoda oksida logam di pabrik klorin modern.
Sel Bahan Bakar
Sel bahan bakar adalah tempat lain yang semakin umum untuk menemukan anoda berbasis karbon. Dalam sel bahan bakar, listrik diambil langsung dari anoda dari reaksi elektrokimia — konversi yang sangat efisien jika dibandingkan dengan energi yang dihasilkan secara tidak langsung melalui pembakaran bahan bakar untuk menggerakkan peralatan mekanis. Bahan bakarnya biasanya gas hidrogen, dan oksidannya adalah oksigen dari udara. Sel katoda campuran anoda-elektrolit sangat tipis dan dikemas dalam blok lebih dari 400 sel yang disusun secara seri. Anoda karbon melakukan fungsi elektrokimia, tetapi juga berfungsi sebagai cara untuk membubarkan katalis logam yang mahal.