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El secreto del reactor de presión de filtro: ¿Cuál es la tecnología central de la electroquímica industrial?
La ingeniería electroquímica, como rama de la ingeniería química, se centra en las aplicaciones tecnológicas de los fenómenos electroquímicos, incluida la síntesis química, la extracción y refinación de metales, las baterías de flujo y las pilas de combustible. Según la definición de la IUPAC, el término ingeniería electroquímica se refiere específicamente a procesos que requieren grandes cantidades de energía eléctrica en aplicaciones industriales o de almacenamiento de energía, y es diferente de la electroquímica aplicada, que incluye pequeñas baterías, sensores amperimétricos y dispositivos microfluídicos.
Las operaciones electroquímicas a gran escala representan más del 6% del consumo de electricidad en los Estados Unidos.
Alcance de la ingeniería electroquímica
Este campo combina el estudio de la transferencia de carga heterogénea en las interfaces electrodo/electrolito con el desarrollo de materiales y procesos prácticos. Al mismo tiempo, también incluye el análisis cinético de materiales de electrodos y sustancias redox. Para lograr el desarrollo tecnológico, es particularmente importante el estudio de los reactores electroquímicos, incluyendo factores como su distribución de potencial y corriente, condiciones de transporte a gran escala y mecánica de fluidos, así como la evaluación cuantitativa de su desempeño global, como el rendimiento de reacción, la eficiencia de conversión y la eficiencia energética.
Historia
La ingeniería electroquímica surgió gradualmente, en paralelo con el desarrollo de la ingeniería química, especialmente después del surgimiento de las fuentes de energía eléctrica a mediados del siglo XIX. En 1833, Michael Faraday describió por primera vez las leyes de la electrólisis, aclarando la relación entre la cantidad de carga eléctrica y la masa convertida. La invención de un proceso electrolítico barato para extraer aluminio del mineral por Charles Martin Hall en 1886 marcó el inicio de una industria electroquímica a gran escala.
Posteriormente, Hamilton Kastner mejoró el proceso de fabricación del aluminio e inventó la producción de cloro e hidróxido de sodio mediante electrólisis de lejía en grandes baterías de mercurio, creando así la industria del cloro alcalino.
Aplicaciones de la ingeniería electroquímica
La ingeniería electroquímica tiene una amplia gama de aplicaciones, incluida la electrólisis del agua industrial, la síntesis electrolítica, la galvanoplastia, las pilas de combustible, las baterías de flujo y la descontaminación de aguas residuales industriales. Entre ellos, el proceso cloro-álcali es un proceso típico basado en la electrólisis, utilizado principalmente para la producción de hidróxido de sodio y cloro. Hay muchos otros productos químicos inorgánicos que pueden producirse mediante electrólisis.
Perspectivas
En la actualidad, las principales tareas de la ingeniería electroquímica son el desarrollo de tecnologías eficientes, seguras y sostenibles para la producción de productos químicos, la recuperación de metales, tecnologías de remediación y descontaminación, así como el diseño de celdas de combustible, baterías de flujo y reactores electroquímicos industriales.
¿Cómo afectará el futuro de la ingeniería electroquímica a nuestro estilo de vida y desarrollo industrial?
