Investigation of the electrochemical technology for the electrochemical ozone production: fundamental and applied aspects

Após uma abordagem crítica a respeito do impacto da poluição sobre o meio ambiente, decorrente do uso indiscriminado dos recursos naturais, a presente Tese discute o papel do ozônio na remediação da carga de poluentes emitida ao meio ambiente por diferentes efluentes urbanos e industriais. Diferentes tecnologias disponíveis para a produção de ozônio em pequena e grande escala são apresentadas e discutidas, dando especial enfoque para a produção eletroquímica de ozônio, PEO, a qual é o assunto abordado na parte experimental da Tese. Os experimentos efetuados foram separados em estudos fundamentais, os quais consistiram no estudo da PEO em eletrodos de PbO2 e de IrO2+Ta2O5, em diferentes condições da temperatura e da composição do eletrólito, e aplicados, onde foi projetado e caracterizado um reator para a PEO com capacidade de até 100 A. Na parte fundamental foi proposto uma nova metodologia eletroquímica para a caracterização de eletrodos rugosos/porosos, a qual é baseada na análise combinada de parâmetros superficiais extensivos e intensivos. A partir dos dados obtidos no estudo cinético foi proposto um mecanismo representativo da produção simultânea de oxigênio e ozônio, o qual possibilita uma análise da eficiência da corrente para a PEO com base na cobertura superficial dos intermediários oxigenados. Os estudos de caracterização do reator protótipo #1, o qual foi construído empregando-se um eletrodos planar perfurado de PbO2 como ânodo e um eletrólito polimérico sólido (Nafion 117) como separador dos compartimentos catódico e anódico, revelaram que a PEO é uma promissora alternativa ao processo corona convencional empregado para a geração de ozônio na fase gasosa.After a critical discussion about the environmental pollution resulted from the continuous consumption of the natural energy sources, is discussed in the Thesis the role of the ozone on reduction of the pollution burden released in the environment by different urban and industrial effluents. Different technologies available for the ozone production in the low and large scale are presented and discussed, given a special attention for the electrochemical ozone production, EOP, which is the issue under investigation in the experimental section of the Thesis. The experiments were separated in fundamentals, which comprises the investigation of EOP at PbO2 and IrO2+Ta2O5 electrodes, in different conditions of the temperature and composition of the electrolyte, and applied studies, where is proposed and characterised a reactor for EOP having a capacity of up to 100 A. In the fundamental section one proposed a new electrochemical methodology for characterisation of porous/rugged electrodes, which is based on a combined analysis of the intensive and extensive surface parameters. From the kinetic data it was proposed a electrode mechanism representative of the simultaneous production of oxygen and ozone, which makes possible to analyse the EOP current efficiency considering the surface coverage by the oxygenated reaction intermediates. The characterisation of the electrochemical reactor (prototype #1), which was constructed using a planar perforated PbO2 as anode and a solid polymer electrolyte (Nafion 117) as separator of the cathodic and anodic compartments, revealed that EOP is a promising alternative technology to the conventional corona process used in the ozone generation in the gaseous phase. P.S. For more details about the present Thesis in a English version see references extracted from this contribution already cited as a header in the main chapters