가스 확산 전기 결정화

가스확산전결정화(GDEx)는 가스확산전극에서 ^[1][2][3]가스(산소 등)의 전기화학적 감소에 의해 생성된 매개체와 용액(또는 분산) 중 금속이온의 반응성 침전에 의해 이루어지는 전기화학적 과정입니다.금속이나 금속을 고체 침전물로^[4] 회수하거나 나노 입자의 ^[1]라이브러리 합성에 도움이 될 수 있습니다.

역사

가스 확산 전기 결정화 과정은 벨기에 플랑드르 기술 연구소의 Xochitl Dominguez Benetton에 의해 2014년에 발명되었습니다.유럽에서 부여된 공정의 특허는 2015년에 출원되었으며, 2036년에 ^[5]만료될 것으로 예상된다.

과정

기체확산전결정화는 다공질가스확산전극에서 전기화학적으로 구동되는 공정으로 액체용액, 산화가스 및 도전전극 사이에 3상경계가 형성된다.용해된 금속 이온(예: CuCl₂, ZnCl₂)을 포함하는 액체 용액은 가스 확산 전극이 장착된 전기 화학 셀을 통해 흐르며 전기 전도성 부분(일반적으로 다공질층)과 접촉합니다.산화 가스(예: 공기 중의 순수한₂ O, O₂, CO₂ 등)는 가스 확산 전극의 소수성 층을 통해 침투하여 음극 역할을 합니다.기체가 전기촉매로서 작용하는 도전층(예를 들어 친수성 활성탄)으로 확산된 후 전기화학적으로 환원된다.예를 들어 특정 음극 편파 조건(예를 들어 -0.145 VSHE₂ O는 2전자(2e^–) 전사 공정에서는 HO₂, 4전자(4e^–) 전사 공정에서는 HO로 감소₂₂)을 부여한다.그^– 과정에서 OH도 생산된다.이렇게 되면 음극 다공성 내에서 국소 pH 및 국소 전해질 산화환원 전위 변화가 발생합니다.히드록실 이온이 벌크 전해질로 확산됨에 따라 전해질 벌크에서 계통적인 pH 증가가 일정하게 나타난다.적절한 시기에 낮은 양의₂₂ HO가 생성됩니다.정상상태에서는 유체역학적 경계층 전체에 걸쳐 반응전선이 완전히 전개된다.이는 전기화학적 계면에 국소 포화 상태를 만들어 금속 이온이 작동 변수에 따라 준안정적 또는 안정적인 단계로 침전됩니다.산소가 산화 가스인 경우, 가스 확산 전기 결정화 메커니즘은 가스 확산 ^[6]전극을 이용한 산화 보조 알칼리 침전이라고 설명되었습니다.

명예

2020년, 유럽 위원회의 혁신 레이더(Innovation Radar)는 플래티넘족 ^[7]금속의 2차 회수 적용을 위해 가스 확산 전기 결정화 프로세스를 EU가 출자한 훌륭한 혁신으로 제시했다.

레퍼런스