Le differenze fondamentali e gli scenari di applicazione degli elettrodi di grafite e carbonio 

Gli elettrodi di grafite e carbonio differiscono in modo significativo nei metodi di produzione, nelle proprietà fisiche e nelle applicazioni, definire i loro ruoli in metallurgia, elettrochimica e tecnologie energetiche emergenti.

1. Composizione del materiale e processo di produzione

Gli elettrodi di grafite sono composti da coca cola e campo di carbone e subiscono 12 fasi di produzione precise, tra cui grafitizzazione e impregnazione. Questo processo provoca purezza ultra-alta (contenuto di carbonio>> 99%) e eccellente resistenza termica (> 3600 ° C). Al contrario, gli elettrodi di carbonio sono prodotti da coke metallurgici e antracite attraverso un processo di cottura più semplice, raggiungendo un contenuto di carbonio del 90% -95% a soli 1/3 a 1/5 del costo.

2. Confronto di proprietà fisiche

Gli elettrodi di grafite dispongono di elevata rigidità (resistenza alla flessione: 15-25 MPa) e bassa resistività elettrica (5-10 μΩ · m). Il loro coefficiente di espansione termica (CTE) è inferiore a 2-4 × 10⁻⁶/° C, garantendo la stabilità strutturale a temperature elevate fino a 1600 ° C. Gli elettrodi di carbonio, al contrario, sono più flessibili (spessore: 0,1-5 mm), con un CTE più elevato di 8-12 × 10⁻⁶/° C, rendendoli più adatti per ambienti termici dinamici.

3. Posizionamento del campo di applicazione

Gli elettrodi di grafite dominano circa il 95% del mercato della produzione di acciaio ad arco elettrico (EAF), contribuendo a oltre il 60% della produzione globale di acciaio grezzo. Gli elettrodi di grafite ad altissima potenza ultra-alta del diametro (ad es. Φ750 mm) sono anche sempre più utilizzati nella produzione di anodi della batteria agli ioni di litio, ottenendo una riduzione del 18% del consumo di energia. Gli elettrodi di carbonio, d'altra parte, eccellono in applicazioni elettrochimiche, come l'elettrolisi di alluminio con efficienza di corrente al 95% e la dionizzazione capacitiva (CDI) con una capacità di desalinizzazione di 40 mg/g.

4. Tendenze di sviluppo del settore

I principali produttori cinesi, come Fangda Carbon, hanno raggiunto la produzione di massa di elettrodi di grafite UHP di φ800 mm, aumentando la quota di mercato della Cina dal 65% nel 2023 a un previsto 75% entro il 2030. Le innovazioni negli elettrodi di carbonio sono focalizzati su applicazioni sostenibili-per istanza, per esempio, elettrodi di carbonio derivati ​​dal pollo hanno raggiunto una didi di energia.

5. Analisi Cost-Benefit

Nei sistemi di elettrolisi dell'acqua, gli elettrodi di carbonio offrono un costo di investimento iniziale che è solo del 25% di elettrodi di grafite ma richiede una manutenzione annuale superiore del 30%. Al contrario, nella produzione di acciaio EAF, elettrodi di grafite risparmia 50 kWh per tonnellata di acciaio in 1 impianti MTPA, traducendo un risparmio annuo dei costi di 20 milioni di ¥.

6. Evoluzione tecnologica di Future

La tecnologia dell'elettrodo di grafite sta avanzando verso una riduzione del 15% della resistività attraverso la nano-modifica. Gli elettrodi di carbonio sono migliorati con tecniche di co-doping B-N per raggiungere conducibilità termica fino a 300 W/M · K). In risposta alle tariffe del carbonio dell'UE, le industrie stanno accelerando l'adozione della calcinazione pulita basata sull'energia, guidando un'ulteriore differenziazione tecnologica.

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