Ingenieria electroquímica
La ingenieria electroquímica és la branca de l'ingenieria química que s'ocupa de les aplicacions tecnològiques dels fenomens electroquímics, com la electrosíntesis de productes químics, l'electrodeposición i el refinat de metals, bateries de fluix i celes de combustible, modificació de la superfície per electrodeposición, separacions electroquímiques i corrosió. Esta disciplina és una superposició entre l'electroquímica i l'ingenieria química.
Segons l'IUPAC, el terme ingenieria electroquímica està reservat per a processos intensius en electricitat per a aplicacions industrials o d'almagasenament d'energia, i no deu confondre's en l'electroquímica aplicada, que comprén bateries menudes, sensors amperométricos, dispositius microfluídicos, microelectrodos, dispositius d'estat sòlit, voltamperometría en els electrodos de disc, etc.
Més del 6% de l'electricitat és consumida per operacions electroquímiques a gran escala en els Estats Units.[1]
Alcanç
[editar | editar còdic].jpg){kind=link}
L'ingenieria electroquímica combina l'estudi de la transferència de càrrega heterogénea en les interfases d'electrodos/electrolitos en el desenroll de materials i processos pràctics. Les consideracions fonamentals inclouen materials d'electrodos i la cinètica d'espècies redox. El desenroll de la tecnologia implica l'estudi dels reactors electroquímics, la seua distribució potencial i actual, les condicions de transport de massa, la hidrodinàmica, la geometria i els components, aixina com la quantificació del seu rendiment general en térmens de rendiment de reacció, eficiència de conversió i eficiència energètica. Els desenrolls industrials requerixen més disseny de reactors i processos, métodos de fabricació, proves i desenroll de productes.
L'ingenieria electroquímica considera la distribució de corrent, el fluix de decorreguts, la transferència de massa i la cinètica de les electro reaccions per a dissenyar reactors electroquímics eficients.[2]
La majoria de les operacions electroquímiques es realisen en reactors de filtre prensa en electrodos de placa paralels o, en menys freqüència, en tancs agitats en electrodos de cilindre giratori. La pila de combustible i les piles de fluix són tipos de reactors de filtre prensa. La majoria d'ells són operacions contínues.
Història
[editar | editar còdic]Esta branca de l'ingenieria va sorgir gradualment de l'ingenieria química a mida que les fonts d'energia elèctrica varen estar disponibles a mitan de el XIX. Michael Faraday va descriure les seues lleis de electrólisis en 1833, relatant per primera volta la cantitat de càrrega elèctrica i la massa convertida. En 1886, Charles Martin Hall va desenrollar un procés electroquímic barat per a l'extracció d'alumini del seu mineral en sals foses, constituint la primera indústria electroquímica a gran escala. Més vesprada, Hamilton Castner va millorar el procés de fabricació d'alumini i va idear la electrólisis de salmorra en grans celes de mercuri per a la producció de clor i moixa càustica, fundant efectivament l'indústria del clor-álcali en Karl Kellner en 1892. A l'any següent, Paul L. Hulin va patentar les cèlules electroquímiques de filtre prensa en França. Charles Frederick Burgess va desenrollar el refinat electrolític del ferro ca. 1904 i més tart va dirigir una exitosa companyia de bateries. Burgess va publicar un dels primers texts sobre el terreny en 1920. Durant les primeres tres décades de el XX, l'electroquímica industrial va seguir un enfocament empíric.[3]
Despuix de la Segona Guerra Mundial, l'interés es va centrar en els fonaments de les reaccions electroquímiques. Entre atres desenrolls, el potenciostato (1937) va permetre tals estudis. El treball de Carl Wagner i Veniamin Levich en 1962 va proporcionar un alvanç crític que va vincular l'hidrodinàmica d'un electrolito que fluïx cap a un electrodo de disc giratori en el control de transport de massa de la reacció electroquímica a través d'un rigorós tractament matemàtic. El mateix any, Wagner va descriure per primera volta "L'alcanç de l'ingenieria electroquímica" com una disciplina separada des d'una perspectiva fisicoquímica.[4] Durant els anys 60 i 70 Charles W. Tobias, considerat com el "pare de l'ingenieria electroquímica" per la Societat Electroquímica, es va preocupar pel transport iònic per difusió, migració i convecció, solucions exactes de problemes de distribució de corrent i potencial, conductància heterogénea. mijos, descripció quantitativa de processos en electrodos porosos. També en els anys 60, John Newman va ser pioner en l'estudi de moltes de les lleis fisicoquímica que rigen els sistemes electroquímics, demostrant cóm els processos electroquímics complexos poden analisar-se matemàticament per a formular i resoldre correctament els problemes associats en bateries, celes de combustible, electrolizadores i tecnologies relacionades. En Suïssa, Norbert Ibl va contribuir en estudis experimentals i teòrics de transferència de massa i distribució de potencial en electrólisis, especialment en electrodos porosos. Fumio Hine va realisar desenrolls equivalents en Japó. Varis individus, inclosos Kuhn, Kreysa, Rousar, Fleischmann, Alkire, Coeuret, Pletcher i Walsh, varen establir molts atres centres de capacitació i, en els seus colegues, varen desenrollar importants métodos experimentals i teòrics d'estudi. Actualment, les tasques principals de l'ingenieria electroquímica consistixen en el desenroll de tecnologies eficients, segures i sostenibles per a la producció de productes químics, tecnologies de recuperació, descontaminación i descontaminación de metals, aixina com el disseny de celes de combustible, bateries de fluix i reactors electroquímics industrials.
L'història de l'ingenieria electroquímica ha segut resumida per Wendt,[5] Lapicque,[6] i Stankovic.[7]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Chemical Engineering Research and Design.91(10)
- 1998–2020.doi:10.1016/j.cherd.2013.08.029.
- ↑ Industrial & Engineering Chemistry.60(4)
- 12–27.doi:10.1021/ie50700a005.
- ↑ «List of Electrochemistry Books Published Before 1950». The Electrochemical Society.
- ↑ (1962).Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering.2
- 1–14.
- ↑ (1999).Electrochemical Engineering.
- 1–7.doi:10.1007/978-3-662-03851-2_1.
- ↑ Chemical Engineering Research and Design.82(12)
- 1571–1574.doi:10.1205/cerd.82.12.1571.58046.
- ↑ Journal of Electrochemical Science and Engineering.2
- 1–14.doi:10.5599/jese.2012.0011.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ingeniería electroquímica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.