Estudo da eficiência de produção de H2 verde simultâneo com a produção de oxidantes fortes utilizando eletrodo de diamante dopado com boro (BDD)

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barreto, Jéssica Pires de Paiva
• Orientador(a): Huitle, Carlos Alberto Martinez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Espécies oxidantes; Persulfato verde; Hidrogênio verde
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49874

A eletrólise da água impulsionada por fontes de energia renovável é considerada um caminho promissor para a produção do combustível hidrogênio verde. Esforços para a descarbonização são recorrentes, assim o uso da tecnologia eletroquímica alimentada por fontes renováveis, como por exemplo, placas fotovoltaicas (PV), turbinas eólicas, entre outras alternativas, têm atraído cada vez mais a atenção da comunidade cientifica. Apesar das promessas de tais abordagens, o viés econômico ainda não é favorável. Diante desse cenário surgem proposições como a integração de processos. O uso de reatores eletroquímicos divididos por membranas é uma tecnologia conhecida na produção de hidrogênio (no compartimento catódico). A proposta é a produção simultânea de hidrogênio verde com reações anódicas. Então, por um lado, o fornecimento de energia elétrica para promover reações anódicas na produção de fortes oxidantes é uma alternativa a ser considerada para a produção paralela de hidrogênio, reduzindo o consumo de energia e os custos; sendo um processo sustentável e ecologicamente correto, visto que a eletricidade é oriunda de placas fotovoltaicas. Por outro lado, a utilização de eletrodo de diamante dopado com boro, no compartimento eletrolítico anódico, pode ser considerada uma alternativa promissora, pois permite o tratamento de efluentes, desinfecção de água e/ou eletrossíntese de oxidantes. Desse modo, esse trabalho propôs a produção de espécies oxidantes à base de sulfato no compartimento anódico com a produção simultânea de H2 verde no compartimento catódico. Os resultados demonstraram claramente que maiores eficiências de produção, de 0,5 a 2,0 mM, de espécies oxidantes à base de sulfato pode ser obtido dependendo das densidades de corrente aplicada, produzindo em paralelo, de 0,2 a 0,8 L de hidrogênio em 120 minutos. A aplicação ex-situ do persulfato eletrogerado e armazenado em temperaturas mais baixas tem maior aplicabilidade que quando armazenado em temperatura ambiente. A transição da tecnologia “on-grid” para “off-grid” apresenta algumas vantagens como a diminuição de custos, facilidade na logística e maior portabilidade e reprodutibilidade do processo. Soluções de espécies oxidantes à base de sulfato podem ser usadas como uma tecnologia off-grid para degradar poluentes, aumentando assim o valor agregado da tecnologia aplicada.