Banca de DEFESA: KAREN GIOVANNA DUARTE MAGALHAES

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : KAREN GIOVANNA DUARTE MAGALHAES
DATA : 18/11/2025
HORA: 09:00
LOCAL: Auditório do NUPPRAR
TÍTULO:

DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE ALTA EFICIENCIA PARA GERAÇÃO DE ÍONS HIPOCLORITO VIA FLUXO DE RECICLO COMBINADO COM A PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE

PALAVRAS-CHAVES:

Eletrolise, àgua salina, hidrogênio verde, analise de ciclo de vida 

PÁGINAS: 105
RESUMO:

O aumento da demanda energética mundial, combinado à crescente pressão para reduzir as emissões de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera, potencializam a busca por soluções tecnológicas que estejam alinhadas ao desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, o hidrogênio (H2) pode integralizar diversos setores da indústria e da economia ao setor elétrico, promovendo a chamada descarbonização. Embora existam vários processos de produção de H2, a eletrólise da água com uso de eletricidade renovável tem se destacado nos últimos anos. Nesse processo, o H2, conhecido como hidrogênio verde (H2V) ou de baixo carbono, é produzido de maneira mais sustentável. Além disso, dadas as recentes discussões acerca da escassez de água potável, a água do mar, por sua vez, é um recurso hídrico inesgotável e um eletrólito natural com grande potencial para aplicação ao processo de eletrólise. Assim, as águas salinas posicionam-se como uma possível solução para produção de hidrogênio via eletrólise sem competição com reservas de água doce. Contudo, há desafios na aplicação direta de águas salinas no sistema eletroquímico devido à complexidade do efluente, à corrosão acelerada dos eletrodos e à competição eletroquímica entre a Reação de Evolução do Oxigênio (REO) e a Reação de Evolução do Cloro (REC). Nesse contexto, a presente proposta de dissertação de mestrado tem como finalidade o desenvolvimento de um sistema eletroquímico com uso de águas salinas para produção de H2V e íons hipoclorito (ClO-). O sistema eletroquímico é composto por uma célula equipada com uma membrana catiônica, um eletrodo do tipo DSA (Ti/RuO₂IrO₂TiO₂) atuando como ânodo e uma malha de aço inoxidável à base de Ni-Fe operando como cátodo. O conjunto é alimentado por energia solar e opera em fluxo, com um volume de controle de 1 litro e duração de 2 horas. Para a modelagem do sistema, foi realizado um planejamento experimental utilizando o design composto central (22) em soluções sintéticas de NaCl, com concentrações de 3500, 2500 e 1500 ppm e densidades de corrente de 25, 50 e 75 mA cm⁻². A conversão de ClO- (em ppm) foi avaliada como resposta. Além disso, na caracterização do sistema foram analisados o volume de hidrogênio produzido, a estabilidade de ClO- gerado e a pegada de carbono, utilizando o software OpenLCA. Os resultados indicam que o modelo estimado para o sistema eletroquímico apresenta uma capacidade preditiva (R2 = 98.39 %, R2 ajustado = 96.79 % e R2 preditivo = 89.75 %), da matriz de resultados os desvios médio e máximo entre a conversão de íon hipoclorito real e a preditiva foram de 0,219 % e 2,418 %, respectivamente. Os fatores (linear, quadrático e interação) de maior contribuição para o modelo matemático foram os termos lineares com 77,01%, seguido pelos termos quadráticos de 11,62% e a interação bidirecional teve uma contribuição de 9,77%. A superfície de resposta gerada a partir da modelo quadrático proposto, indica que há uma zona em que a densidade de corrente que pode ser otimizada para reduzir o consumo de energia e manter a produção de ClO- entre 540 e 570 ppm, próxima do máximo observado. A energia consumida do sistema no processo variou com o incremento da densidade de corrente aplicada, sendo as médias de 0,012, 0,036 e 0,076 kWh. A eficiência faradaica de hidrogênio produzido também variou conforme o aumento da densidade de corrente aplicada no sistema, sendo a média entre 79,05, 165,83 e 256,84 %. Por fim, a partir da avaliação do ciclo de vida do sistema, através do software OpenLCA, foi confirmado que o hidrogênio produzido pode ser considerado verde por possuir uma pegada de carbono de 1,854 kg CO2 equivalente.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2275848 - ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
Interno - 2941160 - JOSE HERIBERTO OLIVEIRA DO NASCIMENTO
Externo ao Programa - 1645110 - CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE - UFRNExterno ao Programa - 1752014 - EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO - UFRNExterno à Instituição - SALVADOR COTILLAS SORIANO - UCMADRID