El revolucionario descubrimiento de los ánodos insolubles

En la década de 1970, uno de los avances más significativos en la química industrial fue el desarrollo de la tecnología de electrodos DSA®. Estos ánodos metálicos insolubles mejoraron considerablemente la eficiencia energética de los procesos de cloro-álcali. Concretamente, los electrodos DSA consisten en una base de titanio recubierta con una fina capa de óxidos metálicos mixtos (MMO) que actúan como electrocatalizadores en una amplia variedad de procesos electroquímicos, incluida la producción de cloro en el ánodo y la formación de hidróxido de sodio e hidrógeno en el cátodo de una célula electroquímica.

Antes del avance que supusieron los electrodos DSA, se utilizaban materiales de carbono como el grafito y el carbono amorfo para los ánodos, pero estos presentaban varios inconvenientes. De hecho, el voltaje teórico de las reacciones del proceso cloro-álcali basado en la termodinámica (es decir, los potenciales reversibles del ánodo y el cátodo) es ligeramente superior a 2,1 V. Sin embargo, antes de la introducción de los DSA, el voltaje real era de casi 5 V debido a la lenta cinética de reacción, las limitaciones del transporte de masa y las pérdidas óhmicas, lo que provocaba un alto consumo de electricidad y un aumento de los costes de producción. Además, los ánodos de carbono eran muy susceptibles a la corrosión (como se muestra en la ecuación 1), lo que provocaba aumentos adicionales de la tensión en el reactor con el paso del tiempo y frecuentes interrupciones del proceso de producción debido a la necesaria sustitución de los ánodos.

C + 2H₂O → CO₂ + 4H⁺ + 4e⁻ (1)

Entre los esfuerzos para superar estos problemas se incluyen dos patentes de Henri Bernard Beer, un investigador industrial neerlandés que investigó los MMO con el fin de producir cloro en el sector cloro-álcali. Posteriormente, Industrie De Nora adquirió las patentes para la comercialización a gran escala de los ánodos DSA®. La introducción por parte de De Nora de un nuevo modelo de negocio basado en el arrendamiento de los ánodos, en lugar de su venta directa, supuso una revolución en el campo de los ánodos DSA. Este nuevo modelo de negocio garantizaba el rendimiento de una determinada producción de cloro durante largos periodos de tiempo sin detener las operaciones, satisfaciendo así las necesidades de la exigente industria del cloro-álcali.

Los ánodos DSA poseen estabilidad mecánica, a diferencia de sus homólogos de carbono. En zonas donde los electrocatalizadores tradicionales sufrirían degradación, la base de titanio forma una capa protectora de óxido, mostrando una «propiedad de autorreparación» específica del titanio. Cabe destacar que la sustitución de los ánodos de carbono por ánodos insolubles DSA redujo la tensión de funcionamiento en más de 1 V en las zonas catalizadas. Además, proporcionó un rendimiento estable de los electrodos durante muchos años de vida útil, lo que supuso una mejora significativa en la industria en comparación con el uso tradicional de ánodos basados en carbono.

DSA® es una marca registrada de De Nora. Bajo la marca DSA®, ofrecemos una amplia gama de productos que consiste en ánodos y cátodos metálicos recubiertos con soluciones catalíticas de óxidos mixtos para una variedad de reacciones electroquímicas. Los electrodos DSA tienen una larga vida útil, garantizan un excelente rendimiento electrolítico y eficiencia de la célula, y permiten un ahorro energético significativo y unas condiciones de funcionamiento óptimas. Su diseño ligero y estable permite un fácil manejo y aplicación en equipos de precisión, incluidos aquellos con separación entre electrodos nula, al tiempo que elimina los problemas de contaminación derivados de los ánodos solubles o inestables.

Los electrodos DSA se utilizan ampliamente en procesos electroquímicos debido a su durabilidad, alta eficiencia y resistencia a la corrosión. Entre sus aplicaciones se incluyen, entre otras:

• Fabricación de productos electrónicos (electrodeposición de lámina de cobre, placas de circuito impreso, baterías de iones de litio)

• Electroobtención (cobre, níquel, cobalto)

• Acabado de superficies, galvanoplastia, electrogalvanizado

• Procesos cloroalcalinos

• Protección catódica/prevención de la corrosión (instalaciones tradicionales, de hormigón y de agua de mar)

• Otra aplicación de los ánodos DSA es en el campo del tratamiento de aguas. De hecho, los DSA se emplean para oxidar contaminantes orgánicos e inorgánicos, transformándolos en sustancias menos nocivas. Son particularmente eficaces en procesos de oxidación avanzada (AOP) para degradar contaminantes orgánicos persistentes, que son difíciles de eliminar mediante métodos de tratamiento convencionales. Por último, los electrodos DSA han encontrado aplicaciones en el campo emergente de la producción de hidrógeno verde, un proceso electroquímico mediante el cual el agua se divide en sus componentes, oxígeno e hidrógeno.

En conclusión, la introducción de los electrodos DSA coincidió con una creciente demanda de procesos industriales más eficientes y respetuosos con el medio ambiente. A medida que las industrias buscaban minimizar los residuos y el consumo de energía, los electrodos DSA ofrecieron una solución que se ajustaba a estos objetivos, consolidando su papel como piedra angular de la tecnología electroquímica moderna. Hoy en día, el uso de los DSA sigue expandiéndose en una amplia gama de aplicaciones electroquímicas tradicionales, así como en otras, como el tratamiento y la purificación del agua y la producción de hidrógeno verde, impulsado por la investigación y el desarrollo continuos destinados a mejorar su rendimiento y sostenibilidad.