La electrocristalización por difusión de gases ( 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 gases . [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 Domínguez Benetton en el Instituto Flamenco de Investigaciones Tecnológicas , en Bélgica. La patente del proceso concedida en Europa fue presentada en 2015 y se prevé su vencimiento 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 un límite de fase triple entre una solución líquida , un gas oxidante y un electrodo conductor de electricidad . La solución líquida que contiene iones metálicos disueltos (por ejemplo, CuCl 2 , ZnCl 2 ) fluye a través de una celda electroquímica equipada con un electrodo de difusión de gas, haciendo contacto con su parte eléctricamente conductora (normalmente una capa porosa). El gas oxidante (por ejemplo, O2 puro , O2 en el aire, CO2 , etc.) se filtra a través de una capa hidrófoba sobre el electrodo de difusión de gas, actuando como un cátodo. Después de que el gas se difunde hacia la capa eléctricamente conductora que actúa como electrocatalizador (por ejemplo, carbón activado hidrófilo), el gas se reduce electroquímicamente . Por ejemplo, al imponer condiciones de polarización catódica específicas (por ejemplo, −0,145 VSHE O 2 se reduce a H 2 O 2 en un proceso de transferencia de 2 electrones (2 e – ) y H 2 O en un proceso de transferencia de 4 electrones (4 e – ). A medida que esto sucede, surgen cambios abruptos en el pH local y en el potencial redox del electrolito dentro de la porosidad del cátodo. A medida que los iones hidroxilo se propagan al electrolito en masa, los aumentos sistemáticos del pH se manifiestan consistentemente en el electrolito en masa. A su debido tiempo, se generan pequeñas cantidades de H 2 O 2. En estado estacionario, se desarrolla completamente un frente de reacción en toda 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 de electrocristalización por difusión de gas se ha explicado como una precipitación alcalina asistida por oxidación utilizando electrodos de difusión de gas. [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]