Cómo seleccionar un recubrimiento de electrodo adecuado en el proceso de electrólisis

Cómo seleccionar un recubrimiento de electrodo adecuado en el proceso de electrólisis

Es generalmente aceptado que un buen catalizador para la reacción de evolución de oxígeno (REA) debe tener una conductividad electrónica relativamente alta, alta afinidad por los intermedios de hidróxido adsorbidos y el electrodo debe ser resistente a la corrosión. Los óxidos de metales nobles de Ru, Ir, Rh, etc. se consideran buenos electrocatalizadores para los REA. Sin embargo, los recubrimientos de óxido de metales nobles pueden disolverse cuando se exponen a condiciones industriales adversas, como densidades de corriente más altas (30 mA cm-2), ácidos fuertes (pH < 2), and aggressive chloride environments.

La selección adecuada de los materiales de los electrodos es un requisito previo para optimizar los parámetros en el proceso de electrólisis. Los requisitos más importantes para un material de recubrimiento de electrodos son:
1. Estabilidad a largo plazo (tanto mecánica como químicamente);
2. Buenas propiedades electrocatalíticas;
3. Disponible a bajo costo;
4. Superficie alta;
5. Alta conductividad eléctrica;
6. Atrapamiento mínimo de burbujas de gas;
7. Selectivo para las reacciones designadas;
8. Seguro de manejar.

Es importante que un material de recubrimiento industrial cumpla con los requisitos enumerados. Sin embargo, es muy poco probable que un material de recubrimiento tenga todas las características requeridas. En la práctica, se seleccionará un material de recubrimiento con propiedades óptimas para una aplicación determinada. Por lo tanto, generalmente se seleccionará un recubrimiento con una actividad, estabilidad y bajo costo óptimos.

Se ha establecido que el rendimiento de algunos óxidos de metales preciosos es mucho mejor que el de sus correspondientes metales preciosos. Los óxidos conductores o semiconductores que pueden ser dopados generalmente se agregan al recubrimiento activo para estabilizarlo. Ta2O5, TiO2, ZrO2, SnO2 son ejemplos de tales óxidos estabilizadores. La actividad electrocatalítica de los recubrimientos de electrodos de óxido está controlada por factores como la naturaleza química del catalizador, la morfología, la estequiometría, la estructura de banda del óxido, la estructura electrónica de la superficie, etc. Estos pueden agruparse en factores químicos (basados en la composición química) y estructurales (basados en características morfológicas).