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Keywords:

  • particle size;
  • compacting pressure;
  • compressive strength;
  • carbonisation temperature;
  • carbon resin electrodes

Abstract

In this study, effects of selected factors on selected properties of carbon resin electrodes (CRE) have been investigated. CRE were developed from used dry cells and resin using non-heat-treatment process. Selected properties (density, electrical resistance, microstructure, hygroscopy, stability moisture content, compressive and flexural strength) of the electrodes were monitored and effects of carbonisation temperature, carbon particle size, and compaction pressure on these properties were studied.

The study revealed that the density of CRE was in the range of 1.33 to 1.59 g/cm3, compressive strength ranged from 36.56 to 43.81 MN/m2, flexural strength, moisture content, and swelling were in the range of 6.76 to 8.10 MN/m2, 0.84–0.93%, and 6.04–9.30%, respectively. In all cases electrical resistance and density of CRE decreased with increasing carbonisation temperature at various operational factors (particle size, compacting pressure, and percentage of the resin used). Also, it was revealed that carbonisation of CRE from 30 to 220°C reduced specific electrical resistance and density from 1.85 to 1.29 × 10−1 Ω/cm and from 1.35 to 1.24 g/cm3, respectively, but carbonisation temperature had no significant effect on wetness, compressive and flexural strength, stability, and moisture content of the electrodes. Estimated costs revealed that cost of producing CRE was cheaper ($13.25/m) than that of heat-treated electrodes ($33.33/m).

It was concluded that carbonisation temperature, particle size, compacting pressure, and percentage of the resin used are important factors in the development of CRE with lower specific electrical resistance.

Dans la présente étude, on a examiné les effets de facteurs choisis sur des propriétés choisies d'électrodes de résine de carbone (ERC). On a mis au point ces dernières à partir de piles sèches usées et de résine au moyen d'un procédé sans traitement thermique. On a observé les propriétés sélectionnées (densité, résistance électrique, microstructure, hygrométrie, stabilité, teneur en humidité, résistance à la compression et résistance à la flexion) des électrodes et on a examiné les effets de la température de carbonisation, la taille des particules de carbone et la pression de compactage sur ces propriétés. L'étude a révélé que la densité des ERC se situait dans la plage de 1,33 g/cm3 à 1,59 g/cm3, la pression de compactage variait de 36,56 à 43,81 MN/m2 et la résistance à la flexion, la teneur en humidité et le gonflement variaient de 6,76 à 8,10 MN/m2, 0,84 à 0,93% et 6,04 à 9,30% respectivement. Dans tous les cas, la résistance électrique et la densité des ERC diminuaient avec l'augmentation de la température de carbonisation à divers facteurs opérationnels (taille des particules, pression de compactage et pourcentage de résine utilisé). On a également noté que la carbonisation des ERC de 30 à 220°C réduisait la résistance électrique et la densité spécifiques de 1,85 à 1,29 × 10−1Ω/cm et de 1,35 g/cm3 à 1,24 g/cm3 respectivement, mais la température de carbonisation n'a eu aucun effet important sur le degré hygrométrique, la résistance à la compression et la flexion, la stabilité et la teneur en humidité des électrodes. Les coûts estimés ont révélé qu'il était plus économique de produire des ERC (13,25 $/m) que des électrodes à traitement thermique (33,33 $/m). On a conclu que la température de carbonisation, la taille des particules, la pression de compactage et le pourcentage de résine utilisé jouent un rôle important dans la mise au point d'électrodes de résine carbone présentant une résistance électrique spécifique.