EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE LA ELECTROOXIDACIÓN DE SULFITO DE AMONIO EN UN REACTOR DE PLATOS PARALELOS

MÁRQUEZ MONTES, RAÚL ANTONIO (2022) EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE LA ELECTROOXIDACIÓN DE SULFITO DE AMONIO EN UN REACTOR DE PLATOS PARALELOS. Maestría thesis, UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA.

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Resumen

La oxidación del sulfito de amonio es un enfoque prometedor para aprovechar las dañinas emisiones de dióxido de azufre y generar productos de valor agregado. En este sentido, la vía electroquímica ofrece la particular ventaja de generar hidrógeno de manera simultánea, además de que posibilita el acoplamiento de energías renovables para llevar a cabo el proceso de manera sostenible. Sin embargo, a comparación de otros procesos análogos como la electrólisis directa del agua, existe una evidente falta de estudios detallados sobre aspectos cinéticos, desarrollo de electrocatalizadores y diseño de reactores funcionales para la electrólisis del ion sulfito. En este trabajo, la oxidación electroquímica del ion sulfito en medio ligeramente alcalino se estudió a profundidad a través de tres etapas de desarrollo. Primero, los parámetros cinéticos de la oxidación electroquímica del ion sulfito usando paladio como electrodo fueron obtenidos, a la vez que un mecanismo de reacción basado en la adsorción del ion sulfito fue validado. En la segunda etapa, un reactor electroquímico en una configuración de platos paralelos fue fabricado por impresión 3D; luego de una caracterización detallada de la hidrodinámica y la transferencia de masa, se determinaron las configuraciones y condiciones óptimas de operación, de las cuales destacó el uso de la espuma de níquel como electrodo tridimensional por sus propiedades mejoradas. Finalmente, en las pruebas de electrólisis, usando espumas de níquel recubiertas con paladio como electrocatalizador, se logró una conversión del 91% del ion sulfito luego de 24 horas, así como una producción sostenida de hidrógeno. Los materiales electrocatalíticos demostraron una buena estabilidad luego de un proceso de reestructuración, el cual fue verificado por un conjunto de técnicas de caracterización antes, durante y después de la electrólisis. En general, desde los estudios cinéticos hasta la consolidación de un reactor funcional con electrodos mejorados, se demostró la viabilidad del proceso de oxidación electroquímica del ion sulfito bajo las condiciones planteadas en este trabajo. Esto a su vez sienta las bases para futuros trabajos de escalamiento y optimización a mayor escala

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