Graphitstangen werden als Kathoden im Hall-Heroult-Verfahren zur Gewinnung von Aluminiummetall aus Aluminiumoxid verwendet. Bei diesem Verfahren werden sowohl die Anode als auch die Kathode aus Graphit hergestellt.
Erläuterung:
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Hall-Heroult-Verfahren: Dies ist ein wichtiges industrielles Verfahren zur Gewinnung von Aluminium. Aluminiumoxid (Al2O3) wird in geschmolzenem Kryolith (Na3AlF6) aufgelöst und in einer Zelle elektrolysiert. Das Verfahren erfordert eine hohe Temperatur von etwa 950 bis 980 Grad Celsius.
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Die Rolle von Graphit im Prozess: Beim Hall-Heroult-Verfahren hat Graphit eine doppelte Funktion, sowohl als Anode als auch als Kathode. Die Graphitanode wird während des Prozesses verbraucht, da sie mit Sauerstoffionen reagiert und dabei Kohlendioxid freisetzt. Die Graphitkathode hingegen bleibt relativ stabil und bietet eine Oberfläche für die Reduktion von Aluminiumionen.
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Warum wird Graphit verwendet?: Graphit wird wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit, seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen und seiner Stabilität in der elektrolytischen Umgebung ausgewählt. Außerdem ist es relativ kostengünstig und leicht herzustellen, was für großtechnische Prozesse entscheidend ist.
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Kathodeneigenschaften im Hall-Heroult-Verfahren: Gemäß den in der Referenz genannten wünschenswerten Eigenschaften für Kathodenmaterialien erfüllt Graphit die Kriterien eines stabilen Materials im Kontakt mit dem Elektrolyten, einer brauchbaren Arbeitsspannung, einer einfachen Herstellung und geringer Kosten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einsatz von Graphitstäben als Kathode insbesondere im Hall-Heroult-Verfahren zur Aluminiumgewinnung zu sehen ist, wo sie aufgrund ihrer Eigenschaften ideal geeignet sind, um den rauen elektrolytischen Bedingungen und den hohen Temperaturen, die bei diesem Verfahren auftreten, standzuhalten.
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