Diseño y caracterización de una celda electroquimica para la recuperación de galio, indio y antimonio residuos de la fabricación de peliculas semiconductoras.

Abstract

In this paper the design and experimental development of an electrochemical reactor of two compartments for the recovery of gallium, indium and antimony secondary waste epitaxy technique in liquid phase implemented in the laboratory of optoelectronics at the Interdisciplinary Institute of Sciences is proposed, enrolled University of Quindío. The thesis was written in article format. Chapter 2 is called hydrodynamic behavior of an electrochemical reactor for recovery of In, Ga and Sb in the waste from the manufacture of semiconductor films and as a result of this there have been two publications in journals of the Faculty of Engineering, Technological and Pedagogical University of Colombia, January-June 2013 and the magazine Tumbaga Faculty of Science, University of Tolima in June 2013; Chapter 3 is called the kinetic evaluation of electrochemical reduction of indium gallium antimony on a lead-tin alloy and Chapter 4 is called efficiency of the electrodeposition of indium gallium antimony in an electrochemical reactor of separate compartments. These items are under review in the journal science in development of the UPTC and engineering magazine of the University of Antioquia. The mathematical model 9 governing the hydrodynamic behavior of the reactor is a regime of laminar flow without dead zones, or scatter points, parameters needed to scale or pilot-scale industrial plant; also the kinetics of the redox reactions involved in the electrodeposition process of antimony, gallium and indium on an electrode leadtin finding reduction potentials of -1.05, -0.82 and -0.34 V respectively evaluated and a diffusion coefficient of 0.0139192 cm2/s suitable for proper migration of metal ions from the electrolyte solution to the cathode surface. Efficiencies electrodeposition of said metal 73, 46 and 25% for Sb, Ga and In correspondingly were found, finding the best physical quality antimony electrodeposition.

En este trabajo se propuso el diseño y desarrollo experimental de un reactor electroquímico de dos compartimentos para la recuperación de galio, indio y antimonio residuos secundarios de la técnica epitaxia en fase liquida implementada en el laboratorio de optoelectrónica del Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, inscrito a la Universidad del Quindío. La tesis se escribió en formato artículo. El capítulo 2 lleva por nombre comportamiento hidrodinámico de un reactor electroquímico para la recuperación de In, Ga y Sb presentes en los residuos de la fabricación de películas semiconductoras y como producto de éste se han realizado dos publicaciones en las Revistas de la Facultad de ingeniería, Universidad Tecnológica y Pedagógica de Colombia, enero-junio de 2013, y la revista Tumbaga Facultad de Ciencias, Universidad del Tolima en junio de 2013; el capítulo 3 se denomina evaluación de la cinética de reducción electroquímica del Indio, Galio y Antimonio sobre una aleación de Plomo- Estaño y el capítulo 4 lleva por nombre eficiencia de la electrodeposición de Indio, Galio y Antimonio en un reactor electroquímico de compartimentos separados. Estos artículos se encuentran en revisión en la Revista Ciencia en Desarrollo de la UPTC y Revista De Ingeniería de la Universidad de Antioquia. Se obtuvo un modelo matemático que rige el comportamiento hidrodinámico del reactor con un régimen de flujo tipo laminar, sin zonas muertas, ni puntos de dispersión, parámetros necesarios para escalarlo a nivel planta piloto o industrial; igualmente se evaluó la cinética de las reacciones redox involucradas en el proceso de electrodeposición de antimonio, galio e indio sobre un electrodo de plomo-estaño, encontrando los potenciales de reducción de -1,05, -0,82 y -0,34 V respectivamente y un coeficiente de difusión de 8 0,0139192 cm2/s propicio para una adecuada migración de los iones metálicos de la solución electrolítica a la superficie del cátodo. Se hallaron las eficiencias de la electrodeposición de los metales mencionados de 73, 46 y 25% para el Sb, Ga e In correspondientemente, encontrando la mejor calidad física en el electrodeposito de antimonio.