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Os segredos da engenharia eletroquímica: como usar eletricidade para produzir produtos químicos?
Em muitos campos de pesquisa científica e industrial, a engenharia eletroquímica demonstra, sem dúvida, sua posição única e indispensável. Este ramo da engenharia se concentra nas aplicações tecnológicas de fenômenos eletroquímicos, como a eletrossíntese de produtos químicos, a extração seletiva e o refino de metais, o desenvolvimento de células de combustível e baterias de fluxo e a modificação de superfícies. De acordo com a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), a engenharia eletroquímica se concentra em processos de uso intensivo de energia para armazenamento de energia e aplicações industriais, o que a distingue de experimentos eletroquímicos aplicados em menor escala.
"Mais de 6% da eletricidade nos Estados Unidos é consumida por grandes operações eletroquímicas."
Âmbito da Engenharia Eletroquímica
A engenharia eletroquímica abrange não apenas o estudo da transferência de carga heterogênea na interface eletrodo/eletrólito, mas também o desenvolvimento de materiais e processos práticos. Suas perspectivas fundamentais incluem materiais de eletrodos e a cinética de espécies redox. Além disso, o desenvolvimento desta tecnologia requer o estudo dos perfis de potencial e corrente dos reatores eletroquímicos, das condições de transporte de massa e da quantificação do seu desempenho geral em relação a parâmetros como rendimento da reação, eficiência de conversão e eficiência energética.
No desenvolvimento industrial, a engenharia eletroquímica requer mais projetos de reatores e processos, métodos de fabricação, testes e desenvolvimento de produtos para obter os produtos desejados.
"A maioria das operações eletroquímicas são realizadas em reatores de filtro-prensa com eletrodos de placas paralelas ou em tanques agitados com eletrodos cilíndricos rotativos."
Revisão de História
Este ramo da engenharia remonta a meados do século XIX e evoluiu à medida que a energia elétrica se tornou mais difundida. Michael Faraday descreveu pela primeira vez as leis da eletrólise em 1833, expressando claramente a relação de conversão entre carga elétrica e massa. Em 1886, Charles Martin Hall desenvolveu um processo eletroquímico barato para extrair alumínio de seu minério, o que se tornou a primeira indústria eletroquímica verdadeiramente em larga escala.
Hamilton Kastner posteriormente melhorou o processo de produção de alumínio e, junto com Karl Kellner, fundou a Indústria Cloro-Álcali em 1892, produzindo cloro e soda cáustica por eletrólise. Logo, Paul L. Holling solicitou uma patente para a célula química piezoelétrica filtrada na França no ano seguinte. Essa tecnologia lançou as bases para o desenvolvimento subsequente da eletroquímica.
Aplicações da engenharia eletroquímica
Hoje, a engenharia eletroquímica é amplamente utilizada em eletrólise de água industrial, eletrossíntese, galvanoplastia, células de combustível, baterias de fluxo e muitos outros campos. O exemplo mais proeminente de um processo eletrolítico é o processo cloro-álcali, que demonstra totalmente o potencial de aplicação da eletroquímica na produção de hidróxido de sódio e cloro.
"Atualmente, as principais tarefas da engenharia eletroquímica incluem o desenvolvimento de tecnologias de produção química eficientes, seguras e sustentáveis."
Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, o escopo da engenharia eletroquímica tem sido continuamente expandido para cobrir muitos campos, como reciclagem de metais, tecnologia de remediação ambiental, projeto de células de combustível e baterias de fluxo. Pesquisas futuras nessa área podem fornecer novas soluções para que mais e mais indústrias abordem os desafios ambientais e de sustentabilidade.
No entanto, não podemos deixar de perguntar: à medida que a maneira como os produtos químicos são produzidos continua a inovar no futuro, a engenharia eletroquímica se tornará uma força fundamental na promoção da química verde e do desenvolvimento sustentável?
