Estudo e modelagem dos mecanismos do efeito anódico na redução eletroquímica de óxidos de terras raras.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, André Luiz Nunis da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Anode effect; Efeito anódico; Modelagem; Modelling; Neodímio; Neodymium; Praseodímio; Praseodymium; Rare earth; Terras raras
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-04052023-075758/

A produção eletroquímica de terras raras tem como característica a produção de gases no anodo que, dependendo das condições de processo, podem afetar o desempenho da produção e aumentar o impacto ambiental pela liberação de perfluorcarbonos (PFC). Esse trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo matemático que permitisse representar o potencial da célula em função da formação dos gases no anodo, e ajudasse no entendimento do mecanismo do efeito anódico para células verticais de redução de neodímio ou didímio (Nd, Pr). Para isso, o modelo foi desenvolvido em função da dinâmica das bolhas, do balanço das espécies no anodo e as distintas contribuições ao potencial da célula eletroquímica. Foram também realizados ensaios de voltametria cíclica, cronopotenciometria e redução eletroquímica para alimentar o modelo com dados ou para comparação dos resultados dos ensaios com o modelo proposto. A partir do modelo, foi possível discutir e propor um mecanismo do efeito anódico em função de variáveis de processo, tais como concentração de óxido no eletrólito, densidade de corrente, tensão superficial, molhabilidade e viscosidade. Estas variáveis afetam a dinâmica das bolhas, área de anodo ocupada e limita a transferência de massa das espécies eletroativas, podendo levar ao efeito anódico. Na sequência do trabalho, foi estudado como a estabilidade do processo pode ser afetada pela dinâmica das bolhas, que por sua vez são afetadas pela disposição geométrica do anodo, a concentração de óxido no eletrólito e a densidade de corrente. Por fim, o modelo foi adaptado para simular as condições mínimas para a formação de perfluorcarbono, predizendo com sucesso, qualitativamente, a formação de CF4.