Novo estudo: geração eficiente de peróxido de hidrogênio via eletrólise da água

São PauloPesquisadores da Universidade Ruhr, na Alemanha, incluindo Dr. Lejing Li, Dr. Carla Santana Santos e o Professor Wolfgang Schuhmann, descobriram uma maneira de aumentar a produção de peróxido de hidrogênio durante a eletrólise da água, um processo que geralmente também produz oxigênio, que muitas vezes é desperdiçado. O peróxido de hidrogênio é valioso para várias indústrias. Seus achados foram publicados na Angewandte Chemie International Edition em 24 de junho de 2024.

Aspectos Essenciais:

• A função do tampão de carbonato.
• A importância do valor local do pH.
• Dinâmica energética dos processos de reação.

Dividir a água geralmente nos dá hidrogênio e oxigênio. Contudo, para muitas indústrias, o peróxido de hidrogênio é mais útil do que o oxigênio. O peróxido de hidrogênio é utilizado em produtos de limpeza, alvejantes e como combustível. Normalmente, a produção de peróxido de hidrogênio envolve métodos complexos e nem sempre ecológicos. Melhorar a eletrólise da água para produzir peróxido de hidrogênio junto com hidrogênio pode tornar a produção mais simples e benéfica para o meio ambiente.

A formação de peróxido de hidrogênio ocorre sob certas condições. Este estudo revelou que a adição de um tampão de carbonato à solução de eletrólise altera a maneira como a reação ocorre. Os tampões de carbonato, como o ácido carbônico, liberam prótons que interagem com o hidrogenocarbonato para manter um pH estável na solução.

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Reações de eletrólise ocorrem nos eletrodos quando uma voltagem é aplicada. Durante esse processo, o nível de pH muda devido à liberação de prótons. Essas variações de pH influenciam os produtos da reação. Pesquisadores da Universidade de Ruhr em Bochum desenvolveram uma maneira de medir o pH próximo às superfícies dos eletrodos.

Cientistas descobriram que altos níveis de bicarbonato de hidrogênio próximos ao eletrodo ajudam a criar peróxido de hidrogênio. O bicarbonato de hidrogênio leva à formação de uma substância que impede a formação indesejada de oxigênio. Isso é crucial, pois a produção direta de peróxido de hidrogênio a partir da eletrólise da água tem sido difícil devido à complexidade dos processos termodinâmicos envolvidos.

Esta pesquisa pode parecer bastante científica, mas é de extrema utilidade prática. Ao compreender como o hidrogênio e o peróxido de hidrogênio são produzidos, podemos aprimorar métodos industriais para torná-los mais eficientes e limpos. Isso pode transformar a produção de produtos químicos essenciais, apoiar metas de sustentabilidade e reduzir os danos ao meio ambiente.

A descoberta destaca a importância da pesquisa básica para o avanço tecnológico. Ao aprofundarmos o estudo das condições de eletrólise e das soluções tampão, poderíamos aprimorar a produção de peróxido de hidrogênio. Isso tornaria o processo mais apropriado para uso industrial em larga escala, resultando em soluções químicas mais ecológicas.