Evaluación de un reactor electroquímico de cilindro rotatorio (RCE) para la deposición de níquel y cobalto en licores simulados del lixiviado de baterías secundarias de desecho

Abstract

En el presente trabajo se realizó un estudio teórico experimental enfocado a revisar el comportamiento de las reacciones electroquímicas que se llevan a cabo durante la deposición de los metales Ni – Co, contenidos en licores con concentraciones similares a las baterías secundarias, en presencia de un agente complejante y haciendo uso de un reactor electroquímico de cilindro rotatorio (RCE). De resultados previos obtenidos en el grupo, se tiene el siguiente sistema: 0.4 M NiSO4 + 0.018 M CoSO4 + 1 M Na2SO4. Se eligió como agente complejante la sacarina a dos concentraciones diferentes, esto con el fin de analizar principalmente su función en la reacción de evolución de hidrógeno, en comparación con el uso del B(OH)3. En los estudios de microelectrólisis se utilizaron dos técnicas: voltamperometría y cronoamperometría, para establecer las regiones de potencial de la deposición de las reacciones de deposición. A partir de este estudio, se determinó que la concentración de 24mM de sacarina fue la más viable al utilizar este agente complejante. Se desarrolló un modelo matemático basado en contribuciones cinéticas y fenómenos de transporte acoplados, el cual fue ajustado a datos experimentales de voltamperometría lineal. Este modelo describió correctamente la variación en corriente cuando la concentración de sacarina se modificaba. Además, permitió explicar y cuantificar la cinética del proceso de electrorecuperación, así como la etapa controlante del proceso de deposición; con los resultados se seleccionaron las condiciones a utilizar en la macroelectrólisis, que se llevó a cabo en un reactor de cilindro rotatorio (RCE). Los resultados obtenidos indicaron que el uso de este reactor es poco viable cuando los valores de concentración del níquel son altos, debido a que el depósito que se forma se desprende a consecuencia de la reacción evolución de hidrógeno y crea un corto circuito entre el cátodo y los ánodos. Esto desfavorece el control de la composición de la aleación debido a la alta concentración de este metal, contrario al proceso de microelectrólisis. Los valores de eficiencia de corriente calculados a partir de los resultados en el reactor muestran una eficiencia moderada del mismo, a pesar del transporte de H+ que se lleva a cabo al mismo tiempo que el níquel. Sin embargo; la buena hidrodinámica que tiene el reactor, sugiere que éste se utilice a tiempos de residencia más cortos.