ES2915625T3 - Electrodos para procesos de electrocloración - Google Patents

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Abstract

Un electrodo adecuado para procesos de electrocloración que comprende un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa que comprende una composición catalítica de rutenio, titanio y al menos un primer agente dopante X o sus óxidos, en donde el rutenio está entre el 20-50 %, el titanio es igual o inferior al 79,5 % y X está entre el 0,5-7 % expresado en porcentaje en peso referido a los elementos, siendo X seleccionado del grupo que consiste en escandio, estroncio, hafnio y combinaciones de al menos dos de escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio.

Description

DESCRIPCIÓN
Electrodos para procesos de electrocloración
Campo de la invención
Electrodo para procesos de electrocloración operables opcionalmente en condiciones de inversión de polaridad y método para producir el mismo.
Antecedentes de la invención
Los procesos de electrocloración consisten en la producción de hipoclorito en agua salada a través de una reacción electrolítica. El hipoclorito sódico resultante se puede explotar en varias aplicaciones relacionadas con la desinfección y oxidación del agua, como el tratamiento de agua para agua potable o piscinas.
El hipoclorito sódico es eficaz contra bacterias, virus y hongos y tiene la ventaja de que los microorganismos no pueden desarrollar resistencia a sus efectos.
Al contrario del gas o las tabletas de cloro, que pueden añadirse al agua para conseguir resultados similares, en los procesos de electrocloración, el producto químico activo se produce en el sitio, evitando así problemas de transporte, ambientales y/o de almacenamiento. El proceso se lleva a cabo aplicando una corriente adecuada a una celda electrolítica comprendiendo al menos dos electrodos y un electrolito que contiene sal y agua. El resultado de la reacción electroquímica es la producción de hipoclorito sódico y gas hidrógeno.
Los ánodos de titanio provistos con composiciones de recubrimiento activo de Ru-Ti se han utilizado en el pasado en este tipo de células. Estas composiciones de recubrimiento pueden comprender opcionalmente Pd para aumentar la eficacia de producción de cloro disponible libre. En el documento US 201211 03828 A1 se describen composiciones de recubrimiento de Ru-Ti comprendiendo además óxidos de metales de transición (Ce, Nb, Sn, V, Cr, Mn, Co, Sb, Zr, Mo, W, Ta) que permiten reducir el contenido de rutenio. El documento US 4272354 describe composiciones de recubrimiento de Ru-Ti que además contienen dióxido de estaño mejorado por la adición de trióxido de bismuto. El documento US 400381 7 A describe composiciones de recubrimiento que contienen un óxido de metal del grupo del platino, dióxido de titanio y un óxido dopante, tales como óxidos de estaño, lantano, aluminio, cobalto, antimonio, molibdeno, wolframio, tántalo, vanadio, fósforo, boro, berilio, sodio, calcio, estroncio y sus mezclas.
Sin embargo, para garantizar una alta eficiencia en varias condiciones de operación, aumentar la estabilidad del electrodo y reducir los costes de los electrodos, son deseables electrodos alternativos a los conocidos en la técnica, con una eficiencia comparable o superior.
Además, para prevenir/reducir la formación de escamas en los electrodos, que impactan negativamente en la eficiencia de producción de hipoclorito en la célula, se puede aplicar una inversión de polaridad periódica a los electrodos para promover su autolimpieza. La inversión de la polaridad también reduce el puente iónico entre los electrodos y puede evitar el desgaste desigual de los electrodos.
Sin embargo, algunos elementos utilizados ocasionalmente en la composición de recubrimiento activo, como el paladio, no son estables en la inversión de polaridad y se disuelven en el electrolito después de unos pocos ciclos de inversión, lo que lleva a una vida útil inadecuada del electrodo.
Además, la industria de las piscinas ha estado introduciéndose con éxito en las piscinas comerciales que operan a niveles más bajos de sal, como por ejemplo 1 g/l de NaCl en lugar del valor convencional de 2,5-4 g/l, para minimizar los problemas de corrosión de las piscinas por la sal. Los recubrimientos tradicionales de Ru-Ti a este nivel de sal más bajo pagan penalizaciones en términos de eficiencia. Esta deficiencia no puede remediarse mediante la adición de Pd en el caso de las aplicaciones de inversión de polaridad debido a su inestabilidad en dichas condiciones de operación. Además, el Pd es un metal noble caro que aumenta los costes iniciales generales de un sistema de electrocloración si se usa en cantidades sustanciales dentro del recubrimiento del electrodo.
Por lo tanto, es deseable tener electrodos para procesos de electrocloración que muestren una eficiencia y vida útil mejoradas bajo un amplio espectro de posibles aplicaciones y condiciones operativas, incluyendo opcionalmente condiciones de inversión de la polaridad, y posiblemente mantengan costes de producción reducidos.
Además, es deseable tener electrodos para procesos de electrocloración, opcionalmente autolimpiables, para su uso en aplicaciones de baja salinidad, como por ejemplo piscinas con bajo contenido de sal (que operan a 0,5-2,5 g/l de NaCl) o para la generación de agua funcional (que opera a pocas ppm de Cl-).
Sumario de la invención
En un aspecto, la presente invención se refiere a un electrodo adecuado para procesos de electrocloración comprendiendo un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa comprendiendo una composición catalítica de Ru-Ti dopado con al menos un primer agente dopante X (seleccionado entre Sc, Sr, Hf, sus combinaciones mutuas y sus óxidos) como se describe y reivindica en la reivindicación 1.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un electrodo adecuado para procesos de electrocloración comprendiendo un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa comprendiendo una composición catalítica de Ru-Ti dopado con al menos un primer agente dopante X (seleccionado entre Sc, Sr, Hf, Bi, Zr, Al, sus combinaciones mutuas y sus óxidos) y un segundo agente dopante Y (seleccionado entre Cu, Rh, Ir, Pt, sus combinaciones mutuas y sus óxidos), y opcionalmente un tercer agente dopante Z (seleccionado entre Pd y sus óxidos), como se describe y reivindica en la reivindicación 3.
Como se reivindica en la reivindicación 9 la presente invención se refiere a un método para fabricar los electrodos de acuerdo con la invención.
Como se reivindica en la reivindicación 12 la presente invención se refiere a un proceso para la desinfección de agua mediada por hipoclorito que emplea el electrodo de acuerdo con la invención.
Como se reivindica en la reivindicación 13 la presente invención se refiere al uso del electrodo de acuerdo con la invención en piscinas, en particular piscinas de baja salinidad.
Descripción detallada de la invención
Como se reivindica en la reivindicación 1 la presente invención se refiere a un electrodo adecuado para procesos de electrocloración comprendiendo un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa comprendiendo una composición catalítica de rutenio, titanio y al menos un primer agente dopante X o sus óxidos, opcionalmente al menos un segundo agente dopante Y, y opcionalmente un tercer agente dopante Z.
En ella el electrodo de la presente invención contiene solo dicho primer agente dopante X. En esta realización, el rutenio está entre el 20-50 %, el titanio es igual o inferior al 79,5 % y X está entre el 0,5-7 %, expresado en porcentaje en peso referido a los elementos; X se selecciona entre: escandio, estroncio, hafnio y combinaciones de al menos dos de escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio.
Según la reivindicación 3, el electrodo de la presente invención contiene dicho primer agente dopante X y al menos dicho segundo dopante. En esta realización, el rutenio está entre el 20-50 %, el titanio es igual o inferior el 79,3 %, X está entre el 0,5-7 % e Y está entre el 0,2-3,2 %, expresado en porcentaje en peso referido los elementos; X se selecciona entre: escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio y sus combinaciones mutuas e Y se selecciona del grupo consistiendo en cobre, rodio, platino, iridio y sus combinaciones.
La combinación mutua de elementos incluye todas las permutaciones de los elementos de tipo X tomados por pares. El electrodo de acuerdo con la invención contiene una cantidad de titanio igual o inferior al 79,5 % (en la reivindicación 1) o el 79,3 % (en la reivindicación 3) dependiendo de la presencia o ausencia de elementos adicionales, tales como elementos dopantes adicionales, que se añaden a expensas del contenido de titanio en la composición catalítica. El contenido de titanio en la composición catalítica normalmente puede ser superior al 37,6 %, preferiblemente superior al 50,6 %, incluso más preferiblemente superior al 58,9 %, ya que puede impactar positivamente en la durabilidad del electrodo.
En el caso de una composición catalítica consistiendo en Ru-Ti-X, el rutenio es el 20-50 %, X es el 0,5-7 % y el Ti es el 43-79,5 %.
Se observó que la adición de Sc, Sr, Hf, solo o combinaciones de Sc, Sr, Hf, Bi, Zr y Al a la composición de Ru-Ti aumenta significativamente la eficiencia del cloro libre disponible del recubrimiento catalítico de Ru-Ti hasta el 85 % con respecto a una composición de Ru-Ti no dopada, en todos los niveles típicos de salinidad para operaciones comerciales, pero particularmente a niveles bajos de salinidad de 0,5 a 2,5 g/l de NaCl.
Por lo que concierne al agente dopante X, los ejemplos de elementos/combinaciones que han funcionado particularmente bien en la ejecución de la invención son Sc, Sr, Hf, Sc-Sr, Sc-Hf, Sc-Bi, Sc-Zr, Sr-Hf, Sr-Bi, Sr-Zr, Hf-Bi, Hf-Zr, Bi-Zr, Sc-Al, Sr-Al, Hf-Al, Bi-Al, Zr-Al.
La adición de aluminio como primer agente dopante mejora la eficiencia del electrodo, pero ocasionalmente puede mostrar problemas de estabilidad cuando se usa solo. Dichos problemas se reducen cuando el Al se usa en combinación con los otros dopantes X: Sc, Sr, Hf, Bi, Zr.
Al analizar los resultados de los experimentos realizados en las composiciones de acuerdo con la invención, los inventores han observado que la eficiencia n de NaOCl del electrodo dopado con X es, en una primera aproximación, una función aditiva de la eficiencia de los elementos individuales Sc , Sr, Hf, Bi, Zr o Al. Por lo tanto, si X es la combinación de los elementos X1 y X2, la eficiencia de Ru-Ti dopado con X1-X2 es, aproximadamente, el promedio ponderado de la eficiencia de Ru-Ti dopado con X1 y la eficiencia de Ru-Ti dopado con X2.
Sin desear limitar la invención a una teoría particular, el aumento en la eficiencia del electrodo de acuerdo con la invención puede estar relacionado con el hecho de que la adición de pequeñas cantidades de Sc, Sr, Hf, Bi, Zr o Al a la capa activa aumenta el volumen celular de su matriz basada en Ti, lo que lleva a un área activa más grande y la disponibilidad del electrocatalizador de Ru, lo que da como resultado eficiencias de NaOCl superiores o iguales al 45 %, y superiores al 50 % cuando el agente dopante X se selecciona entre Sc, Sr, Zr o combinaciones de al menos dos de escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio.
El sustrato metálico de válvula del electrodo de acuerdo con la invención puede ser, por ejemplo, titanio.
Se ha observado que el electrodo de acuerdo con la invención anterior presenta una eficacia sorprendentemente mayor cuando el Ru, Ti y X están en las cantidades preferidas del 25-40 % de Ru, del 1-5 % de X, y menos del 74 % de Ti (preferiblemente al menos 50 %) e incluso más preferiblemente del 27-35 % de Ru, el 71 % o menos de Ti (preferiblemente por encima de 58 %) y el 2-3 % de X.
Los electrodos con una composición catalítica consistiendo en Ru-Ti-X pueden contener, por tanto, el 25-40 % de Ru, el 55-74 % de Ti y el 1-5 % de X, preferiblemente el 27-35 % de Ru, el 62-71 % de Ti y el 2-3 % de X.
Además de la capa activa reivindicada, se pueden introducir capas adicionales (como capas protectoras por encima o por debajo de la capa activa) sin apartarse del alcance de la invención.
La eficiencia mejorada del electrodo de acuerdo con la invención parece estar relacionada con las cantidades específicas del agente dopante X reivindicado, cuya adición puede producir ventajas mensurables.
Sin embargo, si bien el agente dopante X proporciona un aumento en la eficiencia del electrodo, puede que no tenga un impacto ventajoso, si se usa solo, en la vida útil del electrodo, especialmente cuando este último se somete a inversiones de corriente.
Los inventores han observado que la adición de un segundo agente dopante Y al primer agente dopante X permite alcanzar excelentes tiempos de vida útil de los electrodos en caso de que el electrodo esté sujeto a una inversión de la polaridad, siempre que Y sea cobre, rodio, iridio, platino o su combinación. También se pueden utilizar los óxidos correspondientes.
Por lo tanto, según la segunda realización mencionada anteriormente, la composición catalítica del electrodo de acuerdo con la presente invención comprende el 20-50 % de Ru, como máximo el 79,3 % de Ti, el 0,5-7 % de X y el 0,2-3,2 % de Y. Preferiblemente, la composición catalítica comprende el 25-40 % de Ru, menos del 73,6 % de Ti, el 1-5 % de X y el 0,4-2,4 % de Y; aún más preferiblemente el 27-35 % de Ru, el 70,4 % o menos de Ti, el 2-3 % de X y el 0,6-1,7% de Y.
Los electrodos con una composición catalítica consistiendo en Ru-Ti-X-Y, por tanto, contendrán el 20-50 % de Ru, el 39,8-79,3 % de Ti, el 0,5-7 % de X y el 0,2-3,2 % de Y; preferiblemente el 25-40 % de Ru, el 52,6-73,6 % de Ti, el 1­ 5 % de X y el 0,4-2,4 % de Y; aún más preferiblemente el 27-35 % de Ru, el 60,3-70,4 % de Ti, el 2-3 % de X, y el 0,6-1,7% de Y.
Los electrodos compuestos con las pequeñas adiciones específicas del dopante de eficacia X y el dopante de estabilización Y de acuerdo con cualquiera de las realizaciones anteriores muestran una muy buena estabilidad bajo la inversión de corriente sin tener que pagar penalizaciones en términos de eficiencia. Por lo tanto, estos electrodos pueden usarse ventajosamente en varios procesos de electrocloración, independientemente de si implican o no una inversión de la polaridad. Ejemplos de aplicaciones incluyen la generación de agua funcional y piscinas, particularmente piscinas de baja salinidad.
Ejemplos de combinaciones de X-Y que se ha comprobado que funcionan particularmente bien en la ejecución de la invención son: Sc-Rh y Sc-Cu. Las combinaciones de Zr-Rh, Bi-Rh, Bi-Cu también se han encontrado muy satisfactorias.
En una realización adicional, la composición catalítica de acuerdo con la presente invención comprende o consiste en Ru-Ti-Sc-Rh, Ru-Ti-Sc-Cu, Ru-Ti-Bi-Rh, Ru-Ti-Bi-Cu, Ru -Ti-Zr-Rh.
Alternativamente, la composición catalítica del electrodo de acuerdo con una realización adicional de la presente invención comprende o consiste en Ru-Ti-Sr-Rh, Ru-Ti-Sr-Cu, Ru-Ti-Hf-Rh, Ru-Ti-Hf -Cu, Ru-Ti-Zr-Cu, Ru-Ti-Sc-Rh-Cu, Ru-Ti-Bi-Rh-Cu, Ru-Ti-Sc-Bi-Rh-Cu.
En una tercera realización, la composición catalítica del electrodo de la presente invención comprende además un tercer agente dopante Z o sus óxidos, con Z que es paladio, con la composición catalítica comprendiendo el 20-50 % de Ru, como máximo el 79,1 % de Ti, el 0,5-7 % de X, el 0,2-3,2 % de Y y el 0,2-2,2 % de Z.
Preferiblemente, la composición catalítica contiene el 25-40 % de Ru, menos del 73,3 % de Ti, el 1-5 % de X, el 0,4­ 2,4 % de Y y el 0,3-2 % de Z.
Aún más preferiblemente, la composición catalítica contiene el 27-35 % de Ru, el 70,4 % o menos de Ti, el 2-3 % de X, el 0,6-1,7 % de Y y el 0,5-1,4 % de Z.
Los inventores observaron que las composiciones anteriores, con la adición del dopante Z, presentan una vida útil y eficiencias cada vez más altas, incluso en condiciones de inversión de la polaridad. Se ha observado sorprendentemente que el paladio, en las pequeñas cantidades indicadas anteriormente, no tiene un impacto adverso sobre la duración del electrodo cuando se combina con los dopantes X e Y, incluso bajo inversión de la polaridad. Además, los inventores observaron que la adición de aluminio a la composición de Ru-Ti, en combinación con el dopante Y (y opcionalmente el dopante Z) y en las cantidades descritas anteriormente en el presente documento, permite que el electrodo funcione de manera muy estable y fiable durante tiempo, superando así cualquier problema que pueda presentar el elemento cuando se usa solo o, en menor medida, en combinación con otros dopantes de tipo X.
Por lo tanto, parece haber un efecto sinérgico que permite que los diferentes efectos técnicos de los elementos X, Y, Z, tomados solos, no se cancelen cuando se combinan.
Una combinación X-Y-Z que se ha comprobado que funciona particularmente bien tanto en términos de eficiencia como de vida útil es Sc-Rh-Pd. Otros ejemplos de combinaciones de X-Y-Z que se ha comprobado que funcionan bien en la ejecución de la invención son Sc-Cu-Pd, Zr-Rh-Pd, Bi-Rh-Pd y Bi-Cu-Pd. Otras composiciones satisfactorias son Ru-Ti-Sc-Rh-Al, Ru-Ti-Sc-Cu-Al, Ru-Ti-Bi-Rh-Al, Ru-Ti-Bi-Cu-Al, Ru-Ti-Zr-Rh-Al, Ru-Ti-Sc-Rh-Cu-Al, Ru-Ti-Sc-Rh-Al-Pd, Ru-Ti-Sc-Cu-Al-Pd, Ru-Ti-Sc-Rh-Cu-Al-Pd.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un método para fabricar un electrodo de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente comprendiendo:
(i) aplicar una solución catalítica que contiene precursores de rutenio, titanio y del agente dopante X a un sustrato metálico de válvula, (ii) posteriormente realizar una etapa de descomposición térmica mediante la ejecución de un tratamiento térmico en aire a una temperatura entre 450-500 °C.
La solución catalítica puede contener además precursores del agente dopante Y en el caso de que el electrodo resultante se fabrique para comprender una composición catalítica del tipo Ru-Ti-X-Y como se ha descrito anteriormente.
La solución catalítica además puede contener precursores del agente dopante Z de refuerzo de la eficiencia en caso de que el electrodo resultante se fabrique para comprender una composición catalítica del tipo Ru-Ti-X-Y-Z como se ha descrito anteriormente.
Opcionalmente, el sustrato metálico de la válvula se ataca químicamente antes de la aplicación de la solución catalítica antes de la etapa de descomposición térmica.
El sustrato metálico de válvula recubierto puede secarse al aire antes de la etapa de descomposición térmica.
La capa activa se puede formar ejecutando el método de fabricación anterior una vez (es decir, con solo una mano de recubrimiento), con o sin las etapas opcionales descritas.
Alternativamente, el método anterior puede repetirse varias veces para cada mano de recubrimiento catalítico, con o sin las etapas opcionales descritas, hasta que se consiga la carga de Ru deseada.
En un aspecto adicional, la presente invención se dirige a un proceso para la desinfección de agua mediada por hipoclorito comprendiendo las etapas de: (i) hacer fluir una solución acuosa que contiene NaCl entre dos electrodos opuestos, donde al menos uno es el electrodo de acuerdo con la invención como se ha descrito anteriormente en este documento, (ii) aplicar una tensión externa entre dichos dos electrodos opuestos, produciendo así hipoclorito en dicha solución acuosa.
En un aspecto adicional, la presente invención se dirige a una piscina de baja salinidad que implementa el proceso para la desinfección de agua mediada por hipoclorito descrito anteriormente. Los siguientes ejemplos se incluyen para demostrar formas particulares de reducir la invención a la práctica, cuya puesta en práctica ha sido ampliamente verificada en el intervalo de valores reivindicados.
Los expertos en la técnica deberían apreciar que el equipo, las composiciones y las técnicas descritas a continuación representan equipos, composiciones y técnicas que los inventores han descubierto que funcionan bien en la práctica de la invención.
PREPARACIÓN DE EXPERIMENTOS
En todas las muestras de electrodos utilizadas en el siguiente EJEMPLO, CONTRAEJEMPLO Y EJEMPLOS COMPARATIVOS, el sustrato del electrodo se fabricó a partir de una placa de titanio de grado 1 de 100 mm x 100 mm x 1 mm, desengrasada con acetona en un baño de ultrasonidos durante 10 minutos. La placa se sometió a chorro de arena para obtener un valor de rugosidad de la superficie Rz por encima de 25 |jm, y posteriormente se coció durante 6 horas a 650 °C. Finalmente, la placa se atacó químicamente en una solución que contenía un 22 % en peso de HCl a temperatura de ebullición durante 30 minutos, dando como resultado una pérdida de peso total de 200 g/m2
EJEMPLO 1
Las soluciones catalíticas Se1-Se14 utilizadas para la preparación de las muestras E1-E14 enumeradas en la TABLA 1 se obtuvieron disolviendo sales de cloruro de rutenio, titanio y de los agentes dopantes X, Y y Z, según corresponda, en HCl acuoso al 10 %, con una concentración final de rutenio en cada solución catalítica igual a 40 g/l. Cada una de las soluciones Se1-Se14 contenía los precursores de los elementos enumerados en la TABLA 1 (bajo "Composición"), de acuerdo con los porcentajes en peso correspondientes referidos a los elementos (proporcionados bajo "Composición en peso").
Las soluciones así preparadas se agitaron durante 30 minutos.
Las muestras E1-E14 se obtuvieron recubriendo los sustratos de titanio descritos anteriormente con las soluciones Se1-Se14, respectivamente, y cada solución se aplicó con una brocha con una tasa de ganancia de 0,8 g/m2 de rutenio.
Después de cada aplicación de recubrimiento, las muestras se secaron al aire a 60 °C durante 10 minutos y posteriormente se cocieron a una temperatura entre 450 °C y 500 °C durante hasta 15 minutos. El procedimiento de recubrimiento anterior se repitió para cada muestra E1-E14, utilizando la misma solución catalítica correspondiente Se1-Se14, hasta conseguir una carga de Ru igual a 20 g/m2. Cada muestra se sometió a un tratamiento posterior a la cocción durante 3 horas a una temperatura entre 500 °C y 550 °C. Las muestras de electrodo resultantes E1-E14 de acuerdo con la invención se probaron y se caracterizaron de acuerdo con el procedimiento expuesto en el Ejemplo comparativo 1 y 2.
TABLA 1:
Figure imgf000006_0001
CONTRAEJEMPLO 1
Las muestras C1-C2 enumeradas en la TABLA 2 y las correspondientes soluciones catalíticas Sc1-Sc2 utilizadas para su preparación se obtuvieron de acuerdo con el mismo procedimiento descrito en el EJEMPLO 1, donde cada una de las soluciones Sc1-Sc2 contenía los precursores de los elementos enumerados en la TABLA 2 de acuerdo con los porcentajes en peso respectivos indicados en la misma.
TABLA 2:
Figure imgf000007_0001
EJEMPLO COMPARATIVO 1
Cada muestra de electrodo E1-E14 de acuerdo con el EJEMPLO 1 y cada muestra de electrodo C1-C2 de acuerdo con el EJEMPLO 1 se acondicionaron durante la noche para estabilizar su rendimiento: todos los electrodos E1-E14, C1-C2 se usaron como ánodos en un vaso de precipitados que contenía una solución acuosa de NaCl a 29 g/l, con un contraelectrodo (un cátodo de placa de titanio) colocado a una distancia interelectródica de 2 mm, y cada par de ánodo-cátodo se operó a una densidad de corriente de 1 kA/m2.
La eficiencia de los pares de electrodos anteriores se probó en un vaso de precipitados que contenía 1 l de una solución acuosa de 1 g/l de NaCl. La solución estaba a una temperatura de 25 °C ± 2 °C y los electrodos se operaron a una densidad de corriente de 300 A/m2 durante 45 minutos.
Al final del experimento, la concentración de hipoclorito generada en la solución acuosa se determinó mediante valoración yodométrica.
La eficiencia del electrodo se determinó como la relación entre la concentración real de NaOCl frente a la concentración teórica, calculada de acuerdo con la ley de electrólisis de Faraday, expresada en porcentaje.
Los resultados de la prueba de eficiencia para los electrodos E1-E14, C1-C2 se enumeran en la TABLA 3.
EJEMPLO COMPARATIVO 2
Se prepararon dos juegos de electrodos E1-E14 y dos juegos de electrodos C1-C2 de acuerdo con el Ejemplo 1 y el CONTRAEJEMPLO 1 respectivamente.
Cada par de electrodos E1-E1, E2-E2, ..., E14-E14, C1-C1, ..., C2-C2 presentaba un espacio interelectródico de 3 mm y se insertó en un vaso de precipitados dedicado que contenía 1 l de una solución acuosa que contenía 4 g/l de NaCl y 70 g/l de Na2SO4.
Todos los pares de electrodos se operaron a una densidad de corriente de 1000 A/m2 y se sometieron a inversión de la polaridad cada 1 minuto durante la duración de la prueba. Cada par de electrodos se mantuvo en condiciones de prueba hasta que la tensión de la celda superó los 8,5 voltios (la "Vida útil acelerada", medida en horas por cada g/m2 de rutenio en la composición catalítica).
TABLA 3:
Figure imgf000007_0002
continuación
Figure imgf000008_0001
La descripción anterior no debe considerarse como una limitación de la invención, que se puede usar de acuerdo con diferentes realizaciones sin apartarse de sus alcances, y cuya extensión está definida únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones de la presente solicitud, el término "comprende" o "contiene" y sus variaciones, tales como "comprendiendo" y "comprenden" no pretenden excluir la presencia de otros elementos, componentes o etapas adicionales del proceso. La discusión de documentos, actos, materiales, dispositivos, artículos y similares se incluye en esta memoria descriptiva únicamente con el fin de proporcionar un contexto para la presente invención. No se sugiere ni representa que alguno o todos estos objetivos formaran parte de la base de la técnica anterior o fueran de conocimiento general común en el campo relevante a la presente invención antes de la fecha de prioridad de cada reivindicación de esta solicitud.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un electrodo adecuado para procesos de electrocloración que comprende un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa que comprende una composición catalítica de rutenio, titanio y al menos un primer agente dopante X o sus óxidos, en donde el rutenio está entre el 20-50 %, el titanio es igual o inferior al 79,5 % y X está entre el 0,5-7 % expresado en porcentaje en peso referido a los elementos, siendo X seleccionado del grupo que consiste en escandio, estroncio, hafnio y combinaciones de al menos dos de escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio.
2. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición catalítica comprende el 27-35 % de rutenio, el 71 % o menos de titanio y el 2-3 % de X.
3. Un electrodo adecuado para procesos de electrocloración que comprende un sustrato metálico de válvula y al menos una capa activa que comprende una composición catalítica de rutenio, titanio y al menos un primer agente dopante X o sus óxidos y un segundo agente dopante Y o sus óxidos, en el que el rutenio está entre el 20-50 %, el titanio es igual o está por debajo del 79,3 %, X está entre el 0,5-7 % e Y está entre el 0,2-3,2 %, expresado en porcentaje en peso referido a los elementos, seleccionándose X del grupo que consiste en escandio, estroncio, hafnio, bismuto, zirconio, aluminio y sus combinaciones, seleccionándose Y del grupo que consiste en cobre, rodio, platino, iridio y sus combinaciones.
4. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la composición catalítica comprende el 27-35 % de rutenio, el 70,4 % o menos de titanio, el 2-3 % de X y el 0,6-1,7 % de Y.
5. El electrodo de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que la composición catalítica comprende además un 0,2-2,2 % de un tercer agente dopante Z o sus óxidos, siendo Z paladio.
6. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la composición catalítica comprende el 27-35 % de rutenio, el 69,9 % o menos de titanio, el 2-3 % de X y el 0,6-1,7 % de Y y el 0,5-1,4 % de Z.
7. El electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3-6, en el que Y es rodio.
8. El electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3-6, en el que X es escandio e Y es rodio, X es escandio e Y es cobre, X es bismuto e Y es rodio, X es bismuto e Y es cobre, o X es zirconio e Y es rodio.
9. Método para fabricar un electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende aplicar una solución, que comprende precursores de rutenio, titanio y al menos precursores de dicho agente dopante X, a un substrato metálico de válvula y posteriormente descomponer dicha solución mediante un tratamiento térmico en aire a una temperatura de entre 450 °C-500 °C.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4 en combinación con la reivindicación 9, en el que dicha solución comprende además al menos precursores de dicho agente dopante Y.
11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-8 en combinación con la reivindicación 10, en el que dicha solución comprende además precursores de dicho agente dopante Z.
12. Proceso para la desinfección de agua mediada por hipoclorito comprendiendo las siguientes etapas:
- hacer fluir una solución acuosa que contiene NaCl entre dos electrodos opuestos, donde al menos uno de dichos dos electrodos opuestos es el electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,
- aplicar una tensión externa entre dichos dos electrodos opuestos, produciendo así hipoclorito en dicha solución acuosa.
13. Proceso para la desinfección de agua mediada por hipoclorito de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho proceso se implementa en una piscina de baja salinidad.
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