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IPC PAS contiene un nuevo método de peróxido de hidrógeno

La demanda de electricidad aumenta cada año. Una forma de resolver este problema es producir energía a partir de productos químicos con un impacto ambiental mínimo. Un ejemplo es el peróxido de hidrógeno (H2O2). Los científicos de IPC PAS presentaron los resultados de una investigación sobre la reacción de generar peróxido de hidrógeno en el límite de fase de disolventes inmiscibles.

La creciente demanda de energía, los recursos limitados de combustibles fósiles y la contaminación de la industria energética plantean desafíos para los científicos, como encontrar soluciones nuevas, rentables y respetuosas con el medio ambiente para la producción de energía. Entre los diversos métodos de producción de energía, no parece a primera vista que el uso de métodos electroquímicos para la producción de compuestos químicos tenga un gran potencial de uso en el sector energético, dice un comunicado del Instituto de Química Física de la Academia Polaca. de Ciencias.

Sin embargo, uno de los compuestos más prometedores es la molécula de peróxido de hidrógeno (H2O2) con fuertes propiedades oxidantes y blanqueadoras. Disponible en casi todas partes en concentraciones relativamente bajas, por ejemplo, del 3 al 6 por ciento. El H2O2 se ha utilizado principalmente en aplicaciones antisépticas como la desinfección de la piel. Aunque actualmente el H2O2 no se recomienda para el lavado de cortes, el compuesto es muy popular. Todavía se utiliza ampliamente en la industria de la pulpa, el papel y los textiles como agente oxidante y como sustituto inodoro del cloro en el tratamiento de aguas residuales y agua potable.

También se utiliza como combustible que propulsa misiles, satélites y torpedos. También se puede utilizar como combustible u oxidante para pilas de combustible, aunque su producción en masa dista mucho de ser sostenible y respetuosa con el medio ambiente. Requiere muchos productos químicos nocivos para la salud y el medio ambiente. Por lo tanto, se están investigando nuevos métodos de producción de H2O2, informa el Instituto de Química Física PAS.

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Recientemente, científicos de este instituto bajo la supervisión del Prof. Marcin Opałło en colaboración con el Prof. Hubert H. Girault, de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, presentó un artículo detallado sobre la producción de peróxido de hidrógeno mediante la reducción del oxígeno en los límites de dos líquidos inmiscibles.

El primero, leemos en el comunicado de prensa, es una solución ácida acuosa, el segundo es un líquido que no es miscible con el agua y está formado solo por iones, un líquido iónico. Los investigadores compararon sus datos con los obtenidos en la interfaz con disolventes moleculares de viscosidad mucho menor, y los resultados obtenidos forman una parte importante de la tesis doctoral de la primera autora de la publicación, ahora Dra. Justina Kalish.

«Los científicos observaron que estudiar el efecto del solvente en la eficiencia de la reacción puede ayudar a comprender mejor el mecanismo de producción de H2O2. Al comparar los datos de las interfaces líquido-líquido producidas con trece líquidos iónicos y tres solventes moleculares con viscosidades que difieren en tres órdenes de magnitud, llegaron a la conclusión de que no es el transporte de reactivos, sino la cinética de la reducción de dioxígeno lo que limita la velocidad de reacción. También descubren que la dirección del movimiento interfacial de los iones que acompaña a la transferencia de electrones del donante de soluto en el La fase oleosa difiere en el caso de los líquidos iónicos y los disolventes moleculares ”- informó en IPC PAS.

«En este estudio, demostramos que el tipo de líquido iónico afecta la tasa de reducción de O2 a H2O2 en la interfaz agua-aceite. La producción de H2O2 es más eficiente cuando el líquido iónico contiene menos cationes hidrófobos», dice el Prof. Obau, citado Además, el uso de una pasta preparada a partir de polvo de carbón y líquido iónico como fase oleosa permite la regeneración electroquímica del donante de electrones, aumentando la eficiencia de la reacción interfacial.

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La generación de peróxido de hidrógeno se estudió mediante microscopía electroquímica de barrido (SECM). Esta técnica permite determinar la concentración local del producto electroactivo de la reacción de interfaz, en este caso H2O2. En este método, la corriente del electrodo de oxidación de H2O2 se registra en un electrodo con un diámetro de decenas de micrones que se mueve perpendicular al límite de fase. La eficiencia de la reacción se estimó basándose en la dependencia actual de la distancia desde la interfaz líquido-líquido.

un. Obacho señala: «Con base en los datos de SECM, encontramos que el proceso está controlado por la cinética de la reacción de reducción de oxígeno. Es importante destacar que la alta viscosidad de los líquidos iónicos permite el uso de una pasta preparada a partir de polvo de carbón y líquido iónico como el fase oleosa para la regeneración electroquímica del donante de electrones con el fin de aumentar la eficiencia de la reacción interfacial «.

Un estudio publicado en la revista ChemPhysChem (DOI: 10.1002 / cphc.202100219) revela la complejidad de la complejidad de la interacción líquido-líquido. A diferencia de la interfaz de solución de electrodo, el sistema de prueba se renueva automáticamente y es difícil de contaminar. Aunque todavía queda un largo camino por recorrer para el uso comercial de la interfaz líquido-líquido para producir productos químicos, puede tener un futuro brillante, como predijeron los especialistas de IPC PAS.

La investigación se llevó a cabo con la beca suiza «Estimulación eléctrica en gotas».

PAP – Ciencia en Polonia

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