Producción de hidrógeno durante el rociado térmico

Question

En primer lugar, permítanme decir que no soy químico. Mi especialidad está en recubrimientos aplicados térmicamente como la metalización con arco eléctrico.

Durante el transcurso de mi carrera siempre me han dado advertencias vagas para usar una ventilación "adecuada" para prevenir la acumulación de hidrógeno en un área cerrada al rociar aleaciones de Al.

¿Podría alguien por favor explicar el proceso que crea gas de hidrógeno cuando se produce un arco entre dos electrodos de Al?

Además, ¿cuál sería la ventilación "adecuada"? ¿Sería suficiente la recolección/ventilación de polvo seco o se requerirían métodos de recolección húmedos? ¿Se produciría la misma reacción al utilizar otras aleaciones comúnmente utilizadas en procesos de deposición térmica?

Answer 1

El culpable en la producción no deseada de gas de hidrógeno en la metalización por arco eléctrico es el vapor de agua, ya que es la única fuente significativa de átomos de hidrógeno en la atmósfera. La concentración de vapor de agua es entonces, por supuesto, un factor importante en cuánto gas de hidrógeno se puede producir. En condiciones muy húmedas, el aire puede contener hasta unos pocos por ciento de vapor de agua. La reacción química para la conversión de vapor de agua en gas de hidrógeno bajo las condiciones de este proceso es la siguiente:

$$\ce{H2O <=> H2 + 1/2O2}$$

Unos pocos por ciento de vapor de agua pueden no parecer suficientes para producir niveles explosivos de gas de hidrógeno, pero el gas de hidrógeno se vuelve explosivo en el aire a niveles tan bajos como $\pu{4\%}$.

Un sistema de filtración de polvo recirculante, ya sea seco o húmedo, no es un sistema adecuado para eliminar el gas de hidrógeno. La única forma confiable de prevenir la posibilidad de acumulación de hidrógeno en un área cerrada es con una campana de humos adecuada (o un dispositivo similar aprobado) que ventile los gases fuera del edificio.

No puedo dar una lista exhaustiva de los metales/aleaciones que podrían resultar en la producción de hidrógeno a través de este proceso, aunque metales base como cobre, plomo, níquel y zinc tienen el potencial de hacerlo.