generadores de ozono electrolíticos

7/30/2019 Generadores de ozono electrolticos

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09/ 2005 Se mant iene e l derecho de proceder a camb ios ! INNOVATEC/ / Gertetechnik Gmb H von-Liebig-Str. 6 D-5 3 359 Rheinba chTel.: +49 /(0)2226/15818-0 Fax: -25 hom e-pa ge: http:// innovatec-rheinba ch.de e -m ail: info@innovatec-rheinba ch.de

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Generadores de ozono electrolticosTecnologa PEM

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electrocatalizador

200 m

nodos

con

poros

abiertos

ctodos

con

poros

abiertos

espesor de la membrana


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Los diferentes mtodos para crear ozono

Para crear ozono se conocen hasta la fecha tres procedimientos para aplicacionestcnicas:

1.) La produccin de ozono por medio de radiacin de rayos ultravioleta2.) Produccin de ozono por medio de la descarga elctrica silenciosa3.) Por medio de la produccin electroltica de ozono

La creacin de ozono por medio de radiacin ultravioleta. Aqu hay que sealarque es un tipo frecuente de generacin de ozono natural en las capas atmosfricasde la Tierra, sin embargo, su aplicacin tcnica no es econmica, puesto que slocrea pequeas cantidades de ozono en las que en la mayora de los casos, laconcentracin de ozono es baja.

Esto conlleva para la aplicacin especial en el tratamiento de agua depurada, quelas estaciones de rayos de rayos ultravioleta usen una radiacin dura con el fin de

producir ozono (longitud de onda de 185 nm) por ello se usan estaciones muypequeas (aparatos aptos para mesas). Se pueden usar con xito en instalacionespequeas, para anlisis, (como por ejemplo, el agua en cromatografa lquida bajoalta tensin, etc.).

Sin embargo, para todas aquellas aplicaciones en las que se necesiten grandescantidades de agua (


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nodo

ctodo

Disociacin de molculasde agua

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electrocatalizador

produccin deozono

H2O+electrolito

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nodo

ctodo

Disociacin de molculasde agua

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H2O + electrolito

La generacin electroltica de ozono y sus principios

La mayor ventaja de la produccin electroltica de ozono se encuentra en la sencillezde su procedimiento y funcin, que es el de la electrolisis del agua. Las ilustracionessiguientes muestran este punto en un esquema simplificado:

Se aplica en una clula electroltica unatensin continua, superior a la tensinconocida como de disolucin del agua, luegopasa una corriente elctrica en loselectrodos, se forman burbujas de gas, queestn compuestas de nodos (+) de oxgenoy ctodos (-) de hidrgeno. Debido al efectode la corriente elctrica, el agua sedescompone en diferentes elementos. Lacantidad de gas generado es directamenteproporcional a la carga que ha atravesado laclula, de manera que es directamenteproporcional a la corriente elctrica. Estarelacin se describe en la ley de Faraday. Latensin de disolucin/el potencialnecesitados para este proceso correspondencon su valor de energa qumica, que estalmacenada en el oxgeno y el hidrgeno del

producto.

Principio de la electrolisis del agua

La produccin electroltica de ozono

Para poder producir ozono por nodosmediante la electrolisis, se necesita unelectrocatalizador. La energa aumenta y conello la reactividad qumica del desarrollo deoxgeno como producto secundario deloxgeno absorbido.

Con un potencial de electrodo superior a 2,3V es tericamente posible la formacin librede tomos de oxgeno.

Los tomos libres de oxgeno son muyreactivos. En reaccin con el oxgenomolecular (O2) forman ozono (O3). Debido alas bajas temperaturas del generadorelectroltico de ozono, se puede lograr unamayor concentracin de ozono que pormedio de los aparatos clsicos de descargade gas.


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electrocatalizador

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nodos

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abiertos

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La fabricacin de las clulas electrolticas PEM deINNOVATEC est protegida por:Patente alemana DE 196 06 606Patente suiza CH 690 237Patente estadounidense US 5,779,865

La empresa INNOVATEC / / Gertetechnik Gm bH desarrolla clulas electrolticas paralos generadores de ozono, los cuales funcionan sin los peligrosos electrolitoslquidos. Se usan exclusivamente los llamados electrolitos de extracto seco (slidos).

La produccin de ozono electroltica de ozono en las clulas electrolticas PEM(Polymer-Elektrolyt-Membran) funciona del modo que se describe a continuacin:

La tecnologa PEM se remonta a las clulas de combustible en 1958, las cuales seusaban, por ejemplo en la astronutica, como fue el caso del proyecto Gminis. Lasclulas PEM se usan en la depuracin de agua desde hace unos 20 aos en ms de700 aplicaciones

En vez de usar loselectrolitos lquidos quese usan en la electrolisisde agua, usamoselectrolitos slidos. Estetipo de electrolito est

compuesto de unpolimero, que como loselectrolitos, puedetransportar cargaselctricas, como en elcaso de ioneshidrgenos/protones*( membrana deintercambio de cationes).La membrana sirvesimultneamente comoseparador para separarfsicamente el productode la electrolisis:

Parte del nodo Oxgeno+ ozono

Parte del ctodo hidrgeno

* El transporte de protones serealiza junto con un transporteneto de las molculas de aguaen una relacin de 1:5 aprox.

La generacin de ozonoen una clula PEM


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Aparte de remplazar la solucin electroltica liquida por una membrana PEM, elpunto ms importante es el desarrollo de los electrodos, ya que los electrodosdeterminan la eficiencia, es decir, el rendimiento obtenido de una clula electrolticaPEM. De manera, que estos permiten expresar el estado de desarrollo.

Los electrodos microsphere, que son los que usa la empresa INNOVATEC / /Gertetechnik GmbH , se caracterizan por su especial electrocatalizador, que tienela superpresin necesaria para producir ozono y oxgeno.

El rendimiento de ozono con estos electrodos es aproximadamente de unacomposicin de 10 hasta 15%, y esto a una temperatura de servicio ptima, la cualse encuentra un poco por encima de la temperatura ambiente normal.

Es importante para elfuncionamiento de las clulas PEM:Los electrodos deben tener unaestructura porosa, que garanticeuna alimentacin suficiente deagua y una buena evacuacin del

producto de la electrolisis.Respecto a la estabilidad qumica,las exigencias del material de loselectrodos son muy altas. Paragarantizar que se reparta lacorriente de forma homognea enuna superficie grande de lamembrana, es necesario que loselectrodos se sometan atolerancias pequeas defabricacin, de modo que puedancontactar la membrana en todos los

puntos de sta. Se deber evitarque se acumulen en la membranao en la superficie de los electrodossubstancias.

Los electrodos microsphere

cumplen excelentemente todasestas exigencias. Su porosidadespecial permite una alimentacinperfecta de agua mientras que almismo tiempo se garantiza unefecto capilar pequeo.

Los electrodos

micros here

1

2

1

2

1

2

particulas globularesprcticamente ideales

1 = capa fine de substrato

2 = capa gruesa de substrato

1. fabricacin del substrato

particulas microfinas con superficie esfrica ideal

2. capa finalizada de substrato

capa activa electrocatalizadora

parte posterior del electrodo

3. substrato cubierto (=electrodo acabado)

m icrosph ere- es una marca registrada,

los electrodos estn protegidos por las patentes:

Patente alemana DE 196 19 333Patente suiza CH 691 309Patente estadounidense US 5,873,988


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La electrolisis del agua conlleva siempre por naturaleza, la produccin del hidrgenoen el ctodo como producto secundario innecesario, y que ha de ser desechado.Una meta era desarrollar las clulas electrolticas de manera que se produjera lamenor cantidad posible de hidrgeno. La formacin de hidrgeno en las clulas PEM

de ozono es un malgaste de la energa elctrica, de manera que el valor calorficodel gas hidrgeno combustible se invierte como energa elctrica en la electrolisis deagua.

La formacin de hidrgeno en el ctodo se puede evitar si las clulas PEM estndotadas de los as llamados ctodos de aire. Estos ctodos permiten usar oxgenocomo reactivo de una clula electroqumica.

El siguiente esquema muestra el uso de los ctodos de aire en una clula PEM:

De esta manera, el producto de la clula PEM con ctodo de aire es el mismo: ozonode alta concentracin en oxgeno puro. En este sentido, la clula electrolticafunciona como bomba de oxgeno (oxgeno de aire diluido con nitrgeno yconcentrado por medio de una membrana para conseguir oxgeno de una granpureza).

La principal ventaja tcnica del uso de los ctodos de aire en las clulas

electrolticas PEM para la tcnica del ozono radica en el hecho de que las clulas sepueden enfriar eficazmente con aire de reaccin.

El nodo est compuestode un electrodomicrosphere, el cual,como es sabido, sealimenta con agua.El ctodo est compuestode un electrododespolarizado por aire(ctodo de aire). ste secaracteriza por su

estructura hidrfoba yporosa. Los poros de esteelectrodo no estnhumidificados, y por lotanto, estn abiertos paraque pueda entrar eloxgeno gaseoso. El aguatransportada por lamembrana, se evapora enel ctodo. Esta entalpia devaporizacin se usa paraenfriar la clula

electroltica.

Clulas de ozono PEM

con ctodos de aire

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ctodos

"de

aire"

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aire con sucontenidonatural enoxgeno

nodos

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biertos


La tecnologa de clulas electrolticas PEM INNOVATECest protegida por:

el modelo de utilidad alemn DE 297 18733.3Patente alemana DE 196 53 034Patente suizo CH 692 299Patente estadounidense US 5,993,618


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La generacin electroltica de ozono y sus campos de aplicacin

Las principales aplicaciones industriales de los generadores de ozonoelectrocatalticos que usan la tecnologa PEM se encuentran en la industria

farmacutica, la fabricacin de elementos electrotcnicos, o desemiconductores o en la tecnologa mdica. Aqu se usan principalmenteproductos hechos a medida del cliente. Podr encontrar ms informacin en larbrica Productos hechos a la medida del cliente.

Descripcin de los productos O3ZONE-PEN

Trinkwasser

Las dimensiones de un lpiz y el peso ligero producenuna movilidad excelente. Adems, la alimentacin deenerga elctrica se puede hacer por pilas o baterasrecargables. Tambin hay otras fuentes de alimentacindisponibles.

O3ZONE-PEN es una novedad

dentro de los generadores deozono, especialmente dentrode lo que se refiere a laa licacin de ozono en el a ua.


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Aplicaciones

La aplicacin de O3ZONE-PEN se realiza demanera muy sencilla gracias a la immersin de las

clulas electrolticas integradas en agua ozonizada.Los recipientes correspondientes a esta aplicacindeben tener una apertura mnima de 15 mm dedimetro, y pueden tener cualquier formageomtrica como vasos, copas, ampollasredondas, ampollas Erlenmeyer, diferentes formasde botellas, bidones o depsitos de agua (hastaaprox.20 litros). Para poder realizar una induccinde ozono acelerada, se puede usar tambin elO3ZONE-PEN

.como agitador

Para O3ZONE-PEN el agua a tratar es al mismotiempo el material de servicio. No se necesita ningunasubstancia adicional. Para generar ozono slo senecesita la energa elctrica que alimentar el ncleode la clula.

Segn la calidad del agua (dureza delagua) habr que remplazar el ncleo de laclula tras cierto tiempo. Esto se realizasiguiendo un procedimiento tan sencillocomo cambiar una pila.Los ncleos de lasclulas estn disponibles en setseconmicos.

Se puede usar el O3ZONE-PENcada vez que se necesiteozono en el agua. Incluso si la variante del ozono

desprendido del agua es otra alternativa. Entre lasdiferentes aplicaciones nos encontramos con los anlisis, elreglaje de los aparatos de medicin de ozono, en laozonlisis para pequeos usos preparativos. El ozono esconocido como un desinfectante muy poderoso en la fasedel agua y en la gaseosa, y se descompone de una maneraindependiente y ecolgica, lo que difiere del cloro y otrosdesinfectantes. El ozono fuerza la descomposicin naturalde los oxidantes de la mayora de contaminantes y eliminaefectivamente grmenes. Los campos de aplicacin deO3ZONE-PEN

incluyen la tecnologa farmacutica y

mdica, as como los viajes y el hogar.


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Variantes de alimentacin

Datos tcnicos

Produccin de ozono mx. 15 mg O3/hConcentracin de ozono en la fase de agua* mx. 750 ppb (= 0,75 mg/)Concentracin de ozono en la fase de gas mx. 10 composicin %*cantidad de agua a tratar aprox. 0,120

(tamao del recipiente)Tensin por electrolisis 6 VDCCorriente por electrolisis mx. 200 mAPeso (pilas incluidas) aprox 70 g (aprox 120 g)

Dimensiones

El uso de un adaptador de alimentacin externo opcional,permite alimentar el O3ZONE-PEN con electricidad procedente

de varias fuentes como un adaptador de la red, un panel solar,o un adaptador de la red de distribucin elctrica.

Medidas aproximadas en mm

* En caso de que se use un adaptador de alimentacin externo, el largo total es de

aprox. 247 mm** Dimetrp mnimo de la apertura del contenedor.


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Distribuidor: Fabricante:

von-Liebig-Str. 6D-53359 Rheinbach

Tel: ++49 /(0)2226 / 15818-0Fax: ++49 /(0)2226 / 15818-25

e-mail: [email protected]: innovatec-rheinbach.de

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