¿Cuáles son las ventajas de los ánodos dimensionalmente estables en comparación con los ánodos de grafito?

¿Cuáles son las ventajas de los ánodos dimensionalmente estables en comparación con los ánodos de grafito?

El electrocatalizador permite las reacciones de transferencia de electrones en la interfaz electrodo-electrolito con un ahorro sustancial de energía. El consumo total de energía en el proceso cloro-álcali es proporcional al voltaje total de la celda, incluido el potencial termodinámico de las reacciones anódicas y catódicas, el sobrepotencial del electrodo y una caída óhmica del electrolito, la membrana y el efecto de burbuja, etc.

El electrodo sobre el que se produce la oxidación en una celda electroquímica se llama "ánodo". El diseño y la selección de los parámetros de los ánodos se han asociado tradicionalmente con la optimización de los costos fijos y operativos del ánodo. La mayoría de los materiales utilizados en la fabricación de ánodos son característicamente caros. Sin embargo, los costos más altos se justifican por la mejora
rendimiento y reducción de costos operativos. Una consideración adicional en la selección de un ánodo apropiado es que debe ser respetuoso con el medio ambiente.

Históricamente, los ánodos de grafito se empleaban comúnmente en la industria de la electrólisis de salmuera. Se abandonó el uso de estos ánodos debido al consumo de ánodos de grafito durante el proceso.
Además, el uso de fosfuros metálicos y disulfuros metálicos como electrocatalizadores en celdas electroquímicas, especialmente con electrolitos alcalinos, también era una práctica común. Más tarde, se desarrollaron los electrocatalizadores basados en platino y níquel y la industria de la electrólisis de salmuera pasó al uso de estos ánodos dimensionalmente estables (DSA) con aplicaciones industriales posteriores. La combinación de técnicas innovadoras como la tecnología de celdas de membrana que ahorran energía y DSA se ha convertido desde entonces en la opción preferida en el diseño y la construcción de la nueva industria del cloro-álcali. Los ánodos dimensionalmente estables (DSA) tienen las siguientes ventajas principales en comparación con los ánodos de grafito utilizados anteriormente:
Menor consumo de energía;
Mayor vida útil del ánodo;
Estabilidad de los electrodos durante la electrólisis;
Eliminación de materiales nocivos para el medio ambiente;
Funcionamiento relativamente consistente y estable de la sala de celdas;
Reducción de mano de obra.

Los recubrimientos compactos y sin grietas se pueden utilizar como capa interna protectora para la fabricación de DSA. Por lo tanto, los DSA están recubiertos con costosos materiales de recubrimiento. La formulación del recubrimiento
La solución varía en cada caso, mientras que los parámetros del proceso de recubrimiento siguen siendo los mismos. Los principales tipos de recubrimientos DSA utilizados en las industrias electroquímicas son:
Recubrimiento a base de óxido de rutenio;
Recubrimientos a base de óxido de iridio;
Recubrimientos mixtos de óxidos de rutenio-iridio;
Recubrimientos de platino-iridio;
Sistema ternario de recubrimientos.

Alrededor de 3 toneladas de rutenio por año (12% de la producción anual de rutenio) se utiliza para la fabricación de recubrimientos electrocatalíticos anódicos. Los ánodos electrocatalíticos a base de rutenio encuentran aplicaciones en la electrólisis del agua, la síntesis electroorgánica y la oxidación electroquímica. Estos tipos de ánodos se utilizan en celdas de cloro cáustico, celdas de clorato, electrólisis de agua de mar y aplicaciones similares.