¿Por qué se utilizan ánodos de titanio DSA en reacciones de evolución del cloro?

30 de mayo de 2022

¿Por qué se utilizan ánodos de titanio DSA en reacciones de evolución del cloro?

La reacción de evolución del cloro es una de las aplicaciones prácticas más importantes de las reacciones electroquímicas llevadas a cabo a escala industrial. En esta reacción, el cloruro de sodio se electroliza produciendo cloro gaseoso en el ánodo, así como hidróxido de sodio e hidrógeno en el cátodo.

La evolución del cloro industrial se realiza en "ánodos dimensionalmente estables", en los que la corrosión y otros procesos de degradación progresan lentamente. Los ánodos dimensionalmente estables consisten en materiales para los cuales la degradación del electrodo se limita a la capa superficial electroactiva. Los materiales de electrodo comúnmente empleados son los ánodos de titanio con recubrimiento de rutenio o los ánodos de titanio con recubrimiento de rutenio e iridio.

Los electrodos de óxido típicos para la reacción de evolución del cloro están compuestos por óxidos mixtos de rutenio-titanio o rutenio-iridio-titanio. Especialmente los óxidos mixtos Ru-Ti-Ox muestran un alto rendimiento catalítico hacia la evolución del cloro. Desafortunadamente, estos electrodos se degradan en condiciones de trabajo duras (altas densidades y temperaturas de corriente, pH bajo). Para aumentar la vida útil y la estabilidad de dichos catalizadores, a menudo se agrega óxido de iridio a la composición del catalizador.

El método más común para la síntesis de catalizadores Ru-Ti-Ox o Ru-Ir-Ti-Ox es la disolución de cloruro de rutenio, cloruro de iridio, cloruro de titanio o di-isopropóxido en solventes, seguido de un cepillado de la solución sobre un sustrato de electrodo, secado y, finalmente, tratamientos térmicos para convertir el depósito en óxido de rutenio. Los electrodos recubiertos suelen poseer una morfología compacta con grietas de barro dentro del recubrimiento. Dependiendo del procedimiento de síntesis, los recubrimientos de óxido también pueden contener porosidad textural. La morfología del recubrimiento del electrodo puede verse influenciada variando la técnica de recubrimiento como el cepillado, la inmersión o el hilado.

A altas densidades de corriente, la evolución del gas tiene lugar no solo en la superficie exterior de los recubrimientos, sino también en el interior de los poros que proporcionan la porosidad textural de los recubrimientos estudiados. Además, los poros son necesarios para permitir una eliminación suficientemente rápida del cloro del electrodo a altas densidades de corriente debido a la formación de canales de gas dentro de los poros.