Electro Obtención y Curvas de Polarización

...

La deposición de Zn está relacionada a un sinfín de variables que nos influyen en la velocidad y calidad de depósito, como por ejemplo:

La agitación del electrolito: Al agitar el electrolito, disminuyo el espesor de la capa limite δ (iL=nFD(Cb-Ce)/δ), lo cual me permite trabajar a densidades de corriente mayores, ya que aumenta la corriente limite. Esto se traduce en tener una velocidad de depósito mayor.

La velocidad del depósito aumenta con el aumento de la corriente, hasta la corriente límite, que es el punto máximo de eficiencia de corriente obtenido en el sistema. Generalmente se trabaja entre un 75-85% de la corriente limite. Para valores superiores el exceso de corriente es consumido por las reacciones laterales, principalmente la reducción del agua a hidrógeno y se genera una superficie catódica poco homogénea.

Los ánodos juegan un papel fundamental en el proceso de electroobtención. De su comportamiento dependerá en gran medida la calidad del depósito catódico a obtener así como el consumo energético del sistema. Un material anódico adecuado debe poseer características tales como: ser buen conductor electrónico, catalizar selectivamente la reacción prevista, ser químicamente inerte en el electrolito, tener buenas propiedades mecánicas, y ser de bajo costo.

Corrosión de los ánodos: Al interrumpirse la corriente, el ánodo deja de estar protegido anódicamente. Para solucionar este problema se pueden usar rectificadores de respaldo durante la interrupción de la corriente.

Sobredimensionamiento Cátodo/Ánodo: Es conveniente que el ánodo sea más pequeño que el cátodo, de lo contrario se crean mayores depósitos en los extremos de los cátodos debido a una mayor convergencia de líneas de corriente. Esto me crea un cátodo poco uniforme y puede llevar a cortocircuitar el sistema.

Efecto de la densidad de corriente: A mayor densidad de corriente, disminuye la eficiencia de corriente, ya que favorece el crecimiento dendrítico y la probabilidad de cortocircuitos.

Altas densidades de corriente permiten también incrementar la sobretensión catódica y se puede reducir el ion hidrogeno, generando hidrogeno gaseoso, lo que provoca un deposito polvoriento, de pésima adherencia y mala calidad. También se pueden provocar incrementos de voltaje de celda, por ende, mayores costos de energía, pero se acelera la cinética del proceso por lo que son requeridos menos equipos y se obtiene una mayor producción.

Efecto de la temperatura: Las especies en solución son transportadas por migración, difusión y convección (La temperatura de la solución afecta a los tres procesos:

-Aumenta la movilidad de los iones, ergo, la conductividad eléctrica de la solución, incrementando las velocidades de migración.

-Aumenta la solubilidad del cobre, permitiendo mayores gradientes de concentración y mayores velocidades de difusión.

-Disminuye la viscosidad del electrolito, generando mayores velocidades de convección.

Entonces, el aumento de la temperatura de la solución aumenta las velocidades de transporte. Sin embargo, está limitada por el costo de calentar grandes volúmenes de electrolito, la necesidad de mayor aislamiento térmico de las celdas, el mayor desprendimiento de vapores ácidos a la atmósfera y la mayor incidencia de corrosión en la planta.

Efecto del pH de la solución: Debido a que el grado de acidez de la celda de electrolisis aumenta, se debe tener precaución que esta no sobrepase los límites para que en el depósito catódico no se produzca lixiviación.

Morfología de depósitos electroquímicos: A mayores sobretensiones se verá favorecida la nucleación y a menores el crecimiento de granos. En general, el proceso de electro cristalización permite distinguir dos situaciones extremas: Si la velocidad de nucleación es pequeña y la velocidad de crecimiento es grande, se obtendrá un depósito de grano grueso. Si la velocidad de nucleación es grande, el grano será más fino.

Los crecimientos preferenciales dificultan el manejo de los cátodos (empaquetado) y afectan la calidad química por oclusión de impurezas. En el proceso mismo de electrolisis son la causa de cortocircuitos que llevan pérdidas de calidad catódica, pérdidas de energía eléctrica, mayor recirculación de chatarra de ánodos. Los crecimientos preferenciales son pelos (whiskers), dendritas y nódulos o porotos.

Curvas de polarización.

Los valores de obtenidos para α y β son 0,074 y 0,026 respectivamente. Esto nos quiere decir que la curva esta desplazada hacia el lado anódico. También se puede ver en la figura Nº1 que a aproximadamente 0,35 V ocurre el fenómeno de pasivación. En este punto el cobre pasa de ion cúprico a cobre metálico y este reacciona con el acido presente y forma CuSO4, el cual crea una capa pasiva. También se puede ver que en el lado catódico hay un cambio brusco de pendiente, este se debe a la hidrólisis del agua, en donde se desprende hidrogeno.

Mediante la aproximación de Taffel se calculo la densidad de corriente de intercambio, la cual dio un valor de i0 = 20,7 A/Cm2.

---------------------------------------------------------------

María Eugenia Jorquera B.

EW de zinc

En el cátodo de la celda utilizada para la experiencia de electrodeposición, los iones de zinc disueltos en la solución se combinan con dos electrones y forman zinc elemental, el cual se deposita en la superficie del cátodo. El oxígeno en forma de gas se desprende en el ánodo. Para ello se hacer circular a través de la solución electrolito, una corriente eléctrica continua de baja intensidad entre un ánodo y un cátodo. De esta manera, los iones de zinc son atraídos por el cátodo depositándose en él.

[pic 5]

La masa teórica depositada está determinada por la ley de Faraday, ésta tiene como variables principales la cantidad de corriente eléctrica (amperios) y el tiempo (segundos) transcurridos. Es posible determinar el rendimiento farádico, esto para verificar la eficiencia del proceso, matemáticamente se obtiene la masa de zinc depositada y por otra parte la masa real se obtiene masando previa y posteriormente el cátodo.

Ef = (Mreal / M teórica) *100

Las pérdidas de eficiencia de corrientes