Producción electrolítica de ozono

El ozono se puede producir directamente en el agua mediante generadores electrolíticos de ozono. Esto ofrece enormes ventajas, ya que no se requiere el equipo de contacto que normalmente se necesita para disolver el gas ozono en el agua.

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Los generadores electrolíticos de ozono utilizan una descarga eléctrica en el agua para dividir la molécula de agua (H2O) en H2 + O2. Este O2 también se puede dividir en O y combinarse para crear O3. Para ello se necesita un método que aísle el oxígeno del hidrógeno y cargue eléctricamente ese oxígeno para convertirlo en ozono. Se ha trabajado mucho con catalizadores, ánodos y cátodos para mejorar la eficiencia. Sin embargo, este método sigue siendo poco fiable en cualquier agua que no sea ultrapura y es energéticamente ineficiente.

Ventajas del generador electrolítico de ozono:

      El ozono se produce directamente en el agua; no se requiere equipo de contacto ni de desgasificación del ozono

      Diseño y tamaño compactos

Desventajas del generador electrolítico de ozono:

      Alto consumo de energía

      Vida útil corta del ánodo y el cátodo utilizados para la descarga eléctrica

Producción de ozono mediante electrólisis del agua:

¿Cómo funciona un generador electrolítico de ozono?

Un generador electrolítico de ozono (EOG) produce ozono (O3) a partir de los átomos de oxígeno presentes en el agua (H2O). Una corriente continua de bajo voltaje aplicada al agua separa el átomo de oxígeno de los dos átomos de hidrógeno. Tres átomos de tres moléculas de agua se unen para formar ozono.

Los generadores electrolíticos de ozono se dividen en dos tipos diferentes: 1) electrólisis directa y 2) membrana de intercambio protónico (PEM).

Electrólisis directa: produce ozono con electrodos colocados directamente en el agua del grifo. Depende de que el agua contenga cierto nivel de sólidos disueltos para conducir la corriente eléctrica de bajo voltaje. Es el método más sencillo y se utiliza en equipos diseñados para las necesidades domésticas de agua ozonizada, así como en aplicaciones comerciales en odontología, peluquería para mascotas, lavandería y saneamiento de equipos para la manipulación de alimentos y bebidas.

Membrana de intercambio protónico (PEM): se basa en una celda que utiliza agua ultrapura y una membrana. La celda puede producir gas ozono de alta concentración a partir de esta agua, además de ozono disuelto en agua. El agua ozonizada ultrapura se utiliza en la industria de los semiconductores y también puede emplearse para la desinfección.

Fundamentos de la producción de ozono mediante electrólisis

La producción de ozono a partir del agua requiere el suministro de energía eléctrica de bajo voltaje para separar los átomos de oxígeno de los átomos de hidrógeno en la molécula de agua, así como un electrodo con alta capacidad oxidante. Se necesita una alta capacidad oxidante para unir los átomos de oxígeno en el estado de mayor energía del ozono (O3), en lugar de formar oxígeno (O2). Los electrodos fabricados con diamantes conductores (diamante dopado con boro y nitrógeno) tienen las propiedades necesarias para unir los átomos de oxígeno y formar ozono. Esta fórmula de electrodo resiste la degradación y la contaminación del agua. Los electrodos de diamante adecuados para la producción de ozono se fabrican mediante un método de deposición química de vapor (CVD).

En la celda PEM, se utiliza una membrana para mantener separados el ozono y el oxígeno del hidrógeno después de separarlos mediante electrólisis. Se suministra agua ultrapura a la celda. Al aplicar corriente continua de bajo voltaje, la celda produce ozono gaseoso. El agua se consume gradualmente a medida que las moléculas de H2O se descomponen para formar gas ozono e hidrógeno. Una parte del ozono se disuelve en el agua, de modo que una salida de agua puede suministrar agua ozonizada.

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