Examinando por Materia "Electrocatalysis"

Mostrando 1 - 3 de 3
  • No hay miniatura disponible
    Ítem
    Degradación de Tartrazina mediante electro-oxidación
    (Universidad EAFIT, 2013) Castaño Zuluaga, Andrea; Céspedes Rico, Andrea; Gil Pavas, Edison Hernán
    Este proyecto de grado está conformado por cinco capítulos, el primer capítulo está relacionado con los conceptos generales, se presenta el marco teórico y algunos antecedentes relacionados con la investigación; igualmente, se plantean los objetivos y la justificación del estudio -- En el segundo capítulo se presenta los materiales y métodos implementados en la investigación, para la ejecución de cada uno de los ensayos de laboratorio, los cuales se hicieron basados en el diseño estadístico de experimentos seleccionado -- El tercer capítulo contiene los resultados obtenidos de los experimentos y el análisis de los mismos comparándolos con lo reportado en la literatura -- En el cuarto capítulo, se presenta el diseño conceptual del proceso electro-foto-Fenton a escala industrial con su respectivo análisis económico -- Finalizando, en el capítulo cinco, se presentan las conclusiones y recomendaciones generales de la investigación -- La investigación consiste en optimizar las condiciones de operación del proceso de electro-oxidación usando electrodos de diamante dopados con boro, BDD, con el fin de evaluar la degradación del colorante azoico tartrazina presente en el agua y de esta manera determinar la eficacia del tratamiento -- Los experimentos realizados en el laboratorio, se hicieron un reactor de borosilicato con capacidad de tratamiento de 42 ml de agua -- Se realizaron ensayos preliminares con el fin de identificar los parámetros más importantes respecto a la eficiencia del proceso, mediante un diseño estadístico de experimentos factorial fraccionado, el análisis determinó que los parámetros más influyentes fueron: concentración del colorante, pH de la solución y densidad de corriente -- Las condiciones óptimas de operación, Ci: 30 ppm de tartrazina, i: 5 mA/cm², pH 6, conductividad 1060 S/cm, agitación 340 RPM y concentración de 0,3 mM FeCl2•4H2O, se determinaron con el análisis del diseño de superficie de respuesta, las variables de respuesta fueron el %DC, %DDQO y %DCOT -- Bajo estas condiciones, se realizó el estudio cinético de los procesos de electro-oxidación (EO), electro-Fenton (EF) y electro-foto-Fenton (EFF), y de esta manera se determinó el efecto sinérgico, mediante la incorporación de FeCl2•4H2O y de la radiación UV -- Los resultados obtenidos para cada uno de los procesos para una concentración de colorante de 30 ppm, durante un tiempo de electrólisis de 30 minutos fueron: para el proceso EO %DC 95.87, %DDQO 70 y %DCOT 60; para el proceso EF %DC 88.69, %DDQO 80 y %DCOT 75 y para el proceso EFF %DC 95.48, %DDQO 92.50 y %DCOT 90 -- Por lo tanto, el proceso más eficiente fue el EFF -- Con estos resultados, se diseñó conceptualmente, la planta de tratamiento, para procesar 96 m3/día en un reactor de 15 m3
  • No hay miniatura disponible
    Ítem
    Improving DFT-based approaches to study CO2 electroreduction on transition metals
    (Universidad EAFIT, 2021) Rendón Calle, Jessica Alejandra; Calle Vallejo, Federico; Builes Toro, Santiago
    The industrial-scale conversion of electricity obtained from renewable sources is crucial to achieve an economy based on renewable energy. In that scenario, the electrochemical reduction of CO2, offers the possibility of producing some of the most demanded fuels and chemicals in a sustainable way. However, its efficient implementation on industrial scale is limited by factors as the high energy requirements for the product formation, the low selectivity and efficiency of electrolyzers, and the long-term deactivation of the catalysts. Understanding the many aspects that influence the reaction behavior is a challenging task because, apart from solvent and electrolyte effects, there are multiple intermediates, pathways, and products possible under similar operating conditions. In the recent decades this research field has been highly active in theory and experiments, and many studies have focused on finding the main factors that enhance the reaction performance. In this thesis, the electrochemical CO2 reduction is studied using state-of-the-art density functional theory (DFT) simulations, incorporating solvation effects as a crucial factor for improving thermodynamic predictions. To this end, a systematic micro-solvation method was developed to determine the number of hydrogen-bonded water molecules in the first solvation shell and the energetic stabilization granted by those hydrogen bonds. The reduction of CO2 to CO, CH4 and CH3OH on Cu, was considered to test this method, finding very good agreement with experiments without the need to include calculations of reaction kinetics. The estimation of solvation contributions for the CO2 reduction to CO has been extended to other transition metals such as Ag, Au, and Zn, finding significant variations between solvation corrections for the same adsorbates on different metals and finding very good agreement with experimental results. The increase in accuracy of the predictions make possible the development of a semiempirical method to explain the deactivation evidenced experimentally on Cu electrodes during CO2RR to CH4.
  • No hay miniatura disponible
    Ítem
    Substantial improvement of electrocatalytic predictions by systematic assessment of solvent effects on adsorption energies
    (Elsevier B.V., 2020-01-01) Rendón-Calle A.; Builes S.; Calle-Vallejo F.; Universidad EAFIT. Departamento de Ingeniería de Procesos; Desarrollo y Diseño de Procesos
    Electrocatalytic activities are largely determined by the interplay of adsorbates with substrates and solvents. Although capturing the interactions of those three components is usually arduous, here we provide a simple micro-solvation method to evaluate them in aqueous media. The method helps determine: (a) the number of water molecules making hydrogen bonds with the adsorbates, and (b) the energetic stabilization of the adsorbates by those hydrogen bonds. To evaluate the usefulness of the method, we consider CO2 reduction to CO, CH4, and CH3OH on Cu, Ag, Au, and Zn. Applying the calculated solvation corrections, we find good agreement with experiments in the predicted pathways and onset potentials, with an average error of only 0.07 V. Conversely, models with ad hoc or implicit solvation corrections predict unlikely pathways and onset potentials with considerably larger errors. These results indicate that accurate methods to assess solvent-adsorbate interactions contribute to improve computational electrocatalysis models. © 2020 Elsevier B.V.