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hidrogenio

Eletrólise da água

Colocar dentro da mangueira uma lan de aço na saida e na entrada da mangueira onde passará o hidrogenio protegendo contra o retorno

Hoje em dia, é possível encontrar na literatura uma enorme variedade de projetos de reatores eletrolíticos, alguns em fase de comercialização, capazes de executar vários processos anódicos ou catódicos, utilizando vários tipos de materiais para eletrodos e membranas 17. Em processos eletrolíticos, o peróxido de hidrogênio pode ser produzido através de uma reação catódica empregando-se o oxigênio como principal reagente. A redução do oxigênio, em meio aquoso, pode ser representada pelas equações a seguir:
O2 + H2O + 2 e- → HO2- + OH- ou
O2+ 2 H + + 2 e - → H 2O 2

que representam as etapas de interesse no processo de produ-
ção do peróxido de hidrogênio. No entanto, o eletrodo de oxi-
gênio constitui um sistema complexo, onde a reação global
envolve a transferência de quatro elétrons e o produto final é
a água, ou:

O2 + 2H+ + 2e- → H2O2 + 2H+ + 2e- → H2O

Sobre algumas superfícies, como na de mercúrio, os dois processos podem estar separados por até 1,0 V, tornando viável a produção do oxidante18. Pelo menos quatorze rotas diferentes podem ser encontradas na literatura, que também considera várias possibilidades de etapas determinantes da velocida de da reação 18. No entanto, a baixa solubilidade do oxigênio em soluções aquosas é um fator limitante fazendo com que a reação de redução seja controlada por difusão com baixos valores de corrente limite. Porém, esta dificuldade, pode ser contornada usando eletrodos tridimensionais que possuem altas áreas disponíveis para a reação e permitem velocidades mais altas de transferência de massa 7-15.

Estudo da Redução do Oxigênio sobre Carbono Vítreo Monolítico

Com o objetivo de saber se o carbono vítreo é um substrato adequado para a redução do oxigênio, e qual a seletividade deste material em privilegiar a formação do peróxido de hidrogênio, énecessário conhecer a distância em Volts que separa a reação de produção do peróxido de hidrogênio e a sua redução para água. Para elucidar esta questão utilizou-se um eletrodo de discorotatório de carbono vítreo numa solução 1M de NaOH. O potencial foi varrido de 0,0 a –1,5 V em relação a um referência de calomelano em KCl saturado, a uma velocidade de 5 mV s-1. Uma vez saturada a solução, o borbulhamento de oxigênio foi mantido durante as polarizações. A Figura 3-a mostra curvas de potencial-corrente para várias velocidades de rotação do eletrodo. É possível notar que todas as curvas exibem dois patamares bem definidos relativos às reações 
O2 → H2O2 e H2O2 → H2O.
Observando-se as curvas da Figura 3-a fica clara a limitação do processo de redução pela velocidade de difusão do O2 na solução. O aumento da velocidade de rotação, com a consequente redução na espessura da camada de difusão, melhora o transporte da espécie eletroativa para a superfície do eletrodo, aumentando a corrente limite. É possível notar que a corrente para a produção de peróxido de hidrogênio, na velocidade de rotação de 3600 rpm, é de 40 µA no potencial de 0,6 V (primeiro patamar). Considerando que a área do eletrodo de disco de carbono vítreo é de 0,12 cm2, teremos uma densidade de corrente de 0,33 mA cm -2, conforme previsto nos cálculos do ítem anterior. A Figura 3-b apresenta o gráfico de Levich para os dois processos. A organização dos dados nessa
forma (IL vs ω1/2), é uma ferramenta importante para decidir quando um processo é limitado por transporte de massa. No caso dos resultados apresentados na Figura 3, ambos processos apresentam esta característica. A formação do peróxido de hidrogênio é controlada pela velocidade de difusão do oxigênio dissolvido e, a formação da água (segundo processo) é limita da pela difusão do HO2- eletrogerado e do O 2 dissolvido. As correntes relativas ao segundo processo estão somadas às correntes limites para a formação do peróxido de hidrogênio e, com isso, a reta não passa pela origem. Porém isto não inva-
lida o critério de Levich, onde a relação linear entre a corrente limite e ω1/2 certifica o controle por transporte de massa. Outro fato importante, revelado pelos voltamogramas da Figura 3, é que a separação entre as duas etapas da reação de redução do oxigênio é de 400 mV, viabilizando a utilização deste substrato para a produção de peróxido de hidrogênio.

Nota Técnica:Quim. Nova, Vol. 24, No. 2, 252-256, 2001. CONSIDERAÇÕES SOBRE A ELETROGERAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO .Christiane A. R. Ragnini, Rosana A. Di Iglia e Rodnei Bertazzoli*
Departamento de Engenharia de Materiais, FEM/UNICAMP, CP 6122, 13083-970 Campinas - SP



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