Realizzazione e caratterizzazione fluido-dinamica di una nuova cella per elettrodi a diffusione di ossigeno

Precedenti lavori hanno mostrato come la produzione di acqua ossigenata su elettrodi a diffusione di ossigeno presenta, dopo alcune ore di attività, un decadimento della resa del processo. Per ripristinare le condizioni iniziali di efficienza e per confrontare le prestazioni di elettrodi diversi è quindi necessario prevedere frequenti operazioni di montaggio/smontaggio e manutenzione. Viene presentata la progettazione e realizzazione di una cella elettrochimica “tipo filtropressa” da utilizzare in un impianto pilota che opera in continuo in condizioni di riciclo totale o parziale. Le caratteristiche di modularità degli elementi che la costituiscono e la semplicità degli alloggiamenti degli elettrodi permettono l’utilizzo di elettrodi piani, a rete e porosi di materiali diversi e di operare con correnti fluide liquide e gassose. I comparti anodico e catodico, indivisi o separarti da membrane semipermeabili, possono essere smontati singolarmente senza rendere necessario il completo disassemblaggio della cella. L’ispezione della superficie dell’elettrodo può essere agevolmente condotta attraverso un oblò posto in corrispondenza del comparto catodico. La cella è collocata su di un supporto basculante in modo che il controllo puntuale dei battenti idrostatici sulle due superficie dell’elettrodo a diffusione, a contatto con le fasi gassosa e liquida, può essere ottenuto variando a piacere l’angolo di inclinazione dalla posizione verticale a quella completamente orizzontale. Trattandosi di un prototipo completamente realizzato dal gruppo di ricerca si è ritenuto opportuno procedere alla caratterizzazione fluidodinamica attraverso serie di prove sperimentali condotte utilizzando la tecnica ad impulsi al variare della portata della fase liquida. Gli andamenti della concentrazione di tracciante in uscita dalla cella vengono confrontati con i risultati della simulazione condotta attraverso un modello matematico già testato in un precedente lavoro su elettrodi simili. Il coefficiente di dispersione così ottenuto per ciascuna prova, viene posto in forma adimensionale ottenendo i parametri della relazione funzionale che ne descrive il comportamento nel campo di indagine considerato. I primi test nella produzione di acqua ossigenata hanno confermato i dati di efficienza ottenuti con gli stessi elettrodi su impianti sperimentali diversi.