Pulpa de color madera de la que se va a producir papel blanco, decoloraciones de dientes objetables o áreas de trabajo de desinfección en hospitales e instalaciones de producción de alimentos: debido a sus efectos altamente oxidantes y tóxicos celulares, el peróxido de hidrógeno se usa ampliamente como agente blanqueador y desinfectante enmuchas áreas técnicas, la producción de cosméticos y aplicaciones médicas. El peróxido de hidrógeno también se ha establecido firmemente en el tratamiento oxidativo del agua. Aquí, bajo la influencia de la luz ultravioleta, el peróxido de hidrógeno forma radicales hidroxilo: destruyen las moléculas orgánicas que no son fácilmente biodegradables.
En su mayor parte, el peróxido de hidrógeno se produce a gran escala en plantas químicas centralizadas, generalmente de oxígeno e hidrógeno y con un catalizador hecho de platino caro. Como el peróxido de hidrógeno puede descomponerse espontáneamente en soluciones altamente concentradas y explotar, solo puede sertransportado como una sustancia peligrosa sujeta a estrictas precauciones de seguridad. Esto aumenta sustancialmente los costos de transporte.
El Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB ha desarrollado e implementado un nuevo concepto técnico donde el peróxido de hidrógeno se genera localmente y sobre la base de la demanda en una celda electroquímica, es decir, solo con electricidad, solo del aire y el agua.Como resultado del cambio en la política energética, hay picos no uniformes en el suministro actual de la producción regenerativa de energía, por lo que la producción electrolítica de productos químicos se está volviendo rentable y representa, además del almacenamiento de energía,una vía de utilización práctica para equilibrar picos en el suministro actual a la red.
síntesis flexible en una celda electrolítica
La pieza central del desarrollo es una celda electrolítica plana. Cuando fluye una corriente eléctrica, el agua se oxida en el ánodo: se crean protones y el valor del pH disminuye. Al mismo tiempo, el oxígeno atmosférico se reduce en el cátodo, un gaselectrodo de difusión, que también se utiliza, por ejemplo, en pilas de combustible. Como resultado, los protones se consumen y se genera peróxido de hidrógeno.
En un primer demostrador con 100 centímetros cuadrados de área de electrodos, los investigadores alcanzaron concentraciones de más de 400 miligramos de peróxido de hidrógeno por litro cuando se suministró oxígeno puro; cuando se opera con aire ambiente como fuente de oxígeno, concentraciones de 50 miligramos de peróxido de hidrógeno porse obtuvieron litros - con un requerimiento de energía de 10 kWh / kg H 2 O 2 . El Dr. Thomas Scherer, Gerente de Grupo en Fraunhofer IGB resume: "Mientras tanto, hemos optimizado aún más el sistema. Pudimos aumentar el rendimiento de 50 miligramos a 1200 miligramos de peróxido de hidrógeno por litro cuando operamos con aire y así logramosla misma rotación que cuando se opera con oxígeno puro "
"Nuestro sistema funciona sin el uso de productos químicos. Además, nuestra producción de peróxido de hidrógeno es extremadamente flexible. Cuando no hay energía excedente disponible, simplemente apago la celda electrolítica", dice Scherer. "Peróxido de hidrógeno que no se requiere de inmediatose puede almacenar en un tanque de compensación y usar según sea necesario "
prototipo modular y escalable
La nueva celda electrolítica se opera como una celda de flujo continuo. Para la transferencia a una escala industrialmente relevante, se pueden conectar más celdas en paralelo o en serie. Scherer explica las posibilidades de escalado: "Las celdas electrolíticas individuales también se pueden apilar,por ejemplo, como en las pilas de pilas de combustible. Dichas instalaciones pueden diseñarse según los requisitos técnicos y ajustarse a la demanda de peróxido de hidrógeno ".
Para otros desarrollos y optimizaciones específicos de la aplicación, los parámetros del proceso pueden modificarse y los subcomponentes en el demostrador, como el electrodo de difusión de gas, pueden intercambiarse fácilmente. Alterando la temperatura, la densidad de corriente, el flujo volumétrico y la composición delsolución, por ejemplo, el valor de pH y la concentración de la solución se pueden adaptar individualmente.
Operación comprobada en purificación de agua
La generación electrolítica descentralizada de peróxido de hidrógeno ya se ha demostrado con éxito en el campo del tratamiento del agua. En un proyecto de investigación financiado por la Unión Europea, el tratamiento oxidativo con peróxido de hidrógeno generado localmente se combinó, en una etapa de tratamiento, con la eliminación adsorbente decontaminantes del lixiviado del vertedero.
Luego, los investigadores planean desarrollar aplicaciones industriales donde solo se requieren pequeños volúmenes de consumo, por ejemplo, la higienización de plantas y máquinas en la industria alimentaria o la desinfección de superficies en hospitales. Para este propósito, los investigadores todavía están buscando socios interesados paracomercializar las aplicaciones.
del 30 de mayo al 3 de junio de 2016, los investigadores presentan la célula en IFAT en Munich.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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