¿Es necesaria una corriente más alta? Ozonación electrocatalítica mejorada por baja corriente a través de la...

Área de la Ciencia:

• Química Ambiental
• Electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La ozonación electrocatalítica (ECO) convencional a menudo se basa en corrientes más altas para un mejor rendimiento.
• La comprensión de los mecanismos interfaciales es crucial para optimizar los procesos de ECO.

Objetivo del estudio:

• Desafiar el paradigma de "mayor corriente, mejor rendimiento" en ECO.
• Investigar los efectos de la reducción de la corriente en la eliminación de contaminantes, la generación de radicales y la transferencia de masa.
• Elucidar el papel de la catálisis interfacial en ECO.

Principales métodos:

• Se utilizaron ánodos porosos modificados con nanoflores de TiO2 (TiO2-NF) con cátodos de malla de titanio cargados de grafito (GT-ECO) y prístinos (PT-ECO).
• Se empleó microscopía de fluorescencia confocal electroquímica in situ para visualizar la generación de radicales.
• Se analizaron la eliminación de contaminantes (p-CBA) y los parámetros electroquímicos a diferentes corrientes.

Principales resultados:

• La operación a baja corriente (50 mA para GT-ECO frente a 200 mA para PT-ECO) logró la eliminación completa de p-CBA.
• Se demostró la capacidad del ánodo de TiO2-NF para la activación de O3 independiente de H2O2 y la generación de •OH en la superficie.
• Se visualizó la generación de •OH en la superficie dependiente del campo eléctrico, confirmando la catálisis interfacial regulada por el potencial.
• Se observó una mejora en la transferencia de masa de O3 en el ánodo poroso a baja corriente a través de la renovación interfacial, el adelgazamiento de la película y el refinamiento de las burbujas.

Conclusiones:

• La operación a baja corriente mejora paradójicamente el rendimiento de ECO al optimizar la catálisis interfacial y la transferencia de masa.
• La ECO a baja corriente centrada en el ánodo ofrece una alternativa más eficiente energéticamente, segura y robusta a los métodos convencionales impulsados por el cátodo.
• Destaca la interacción sinérgica entre la catálisis superficial y la transferencia de masa para la regulación interfacial en ECO.