Electrocristalización por difusión de gas

La electrocristalización por difusión de gas ( GDEx ) es un proceso electroquímico que consiste en la precipitación reactiva de iones metálicos en solución (o dispersión) con intermediarios producidos por la reducción electroquímica de gases (como el oxígeno ), en electrodos de difusión de gas . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Puede servir para la recuperación de metales o metaloides en precipitados sólidos ^{[ 4 ]} o para la síntesis de bibliotecas de nanopartículas . ^{[ 1 ]}

El proceso de electrocristalización por difusión de gas fue inventado en 2014 por Xochitl Dominguez Benetton en el Instituto Flamenco de Investigación Tecnológica, en Bélgica. La patente para el proceso, concedida en Europa, se solicitó en 2015 y se prevé que expire en 2036. ^{[ 5 ]}

La electrocristalización por difusión de gas es un proceso impulsado electroquímicamente en electrodos porosos de difusión de gas, en el que se establece una interfaz de triple fase entre una solución líquida , un gas oxidante y un electrodo conductor de electricidad . La solución líquida que contiene iones metálicos disueltos (p. ej., CuCl₂ _, ZnCl₂ ₎ fluye a través de una celda electroquímica equipada con un electrodo de difusión de gas, haciendo contacto con su parte conductora de electricidad (típicamente una capa porosa). El gas oxidante (p. ej., O₂ puro _, O₂ _en aire, CO₂ _, etc.) percola a través de una capa hidrofóbica en el electrodo de difusión de gas, actuando como cátodo. Después de que el gas se difunde a la capa conductora de electricidad que actúa como electrocatalizador (p. ej., carbón activado hidrofílico ), el gas se reduce electroquímicamente . Por ejemplo, al imponer condiciones específicas de polarización catódica (por ejemplo, −0,145 VSHE ) , _{el O₂} se reduce a _H₂O₂ en un proceso de transferencia de 2 electrones (2 e⁻ ₎ ^y a H₂O _en un proceso de transferencia de 4 electrones (4 e⁻ ^{) . También se producen OH⁻} en el proceso. A medida que esto sucede, surgen cambios abruptos locales de pH y potencial redox local del electrolito dentro de la porosidad del cátodo. A medida que los iones hidroxilo se extienden al electrolito a granel, los aumentos sistemáticos de pH se manifiestan de manera consistente en el volumen del electrolito. Con el tiempo, se generan pequeñas cantidades de H₂O₂. En estado estacionario, un frente de reacción se desarrolla completamente a lo largo de la capa límite hidrodinámica _{. Esto} crea condiciones de saturación local en la interfaz electroquímica, donde los iones metálicos precipitan en fases metaestables o estables dependiendo de las variables operativas. Cuando el oxígeno es el gas oxidante, el mecanismo para la electrocristalización por difusión de gas se ha explicado como una precipitación alcalina asistida por oxidación utilizando difusión de gas. electrodos. ^{[ 6 ]}

En 2020, el proceso de electrocristalización por difusión de gas fue presentado como una gran innovación financiada por la UE por el Radar de Innovación de la Comisión Europea , por su aplicación en la recuperación secundaria de metales del grupo del platino . ^{[ 7 ]}