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O segredo do reator de pressão de filtro: qual é a tecnologia central da eletroquímica industrial?
A engenharia eletroquímica, como um ramo da engenharia química, concentra-se nas aplicações tecnológicas de fenômenos eletroquímicos, incluindo síntese química, extração e refino de metais, baterias de fluxo e células de combustível. De acordo com a definição da IUPAC, o termo engenharia eletroquímica se refere especificamente a processos que exigem grandes quantidades de energia elétrica em aplicações industriais ou de armazenamento de energia, e é diferente da eletroquímica aplicada, que inclui pequenas baterias, sensores amperímetros e dispositivos microfluídicos.
Operações eletroquímicas em larga escala são responsáveis por mais de 6% do consumo de eletricidade nos Estados Unidos.
Âmbito da Engenharia Eletroquímica
Este campo combina o estudo da transferência de carga heterogênea em interfaces eletrodo/eletrólito com o desenvolvimento de materiais e processos práticos. Ao mesmo tempo, também inclui a análise cinética de materiais de eletrodos e substâncias redox. Para alcançar o desenvolvimento tecnológico, o estudo de reatores eletroquímicos é particularmente importante, incluindo fatores como seu potencial e distribuição de corrente, condições de transporte em larga escala e mecânica dos fluidos, bem como avaliação quantitativa do desempenho geral, como rendimento da reação, eficiência de conversão e eficiência energética.
História
A engenharia eletroquímica surgiu gradualmente, em paralelo ao desenvolvimento da engenharia química, especialmente após o surgimento de fontes de energia elétrica em meados do século XIX. Em 1833, Michael Faraday descreveu pela primeira vez as leis da eletrólise, esclarecendo a relação entre a quantidade de carga elétrica e a massa convertida. A invenção de um processo eletrolítico barato para extrair alumínio do minério por Charles Martin Hall em 1886 marcou o início de uma indústria eletroquímica em larga escala.
Hamilton Kastner posteriormente melhorou o processo de fabricação de alumínio e inventou a produção de cloro e hidróxido de sódio por eletrólise de soda cáustica em grandes baterias de mercúrio, criando efetivamente a indústria de cloro e álcalis.
Aplicações da engenharia eletroquímica
A engenharia eletroquímica tem uma ampla gama de aplicações, incluindo eletrólise de água industrial, síntese eletrolítica, galvanoplastia, células de combustível, baterias de fluxo e descontaminação de águas residuais industriais. Entre eles, o processo cloro-álcali é um processo típico baseado em eletrólise, usado principalmente para a produção de hidróxido de sódio e cloro. Existem muitos outros produtos químicos inorgânicos que podem ser produzidos por eletrólise.
Perspectivas
Atualmente, as principais tarefas da engenharia eletroquímica são desenvolver tecnologias eficientes, seguras e sustentáveis para a produção de produtos químicos, recuperação de metais, tecnologias de remediação e descontaminação, bem como o projeto de células de combustível, baterias de fluxo e reatores eletroquímicos industriais.
Como o futuro da engenharia eletroquímica afetará nosso estilo de vida e desenvolvimento industrial?
