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CFD simulation and experimental comparison of bubble-induced convection during electrochemical water splitting

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Autor(es):
Wosiak, Gabriel ; da Silva, Jeyse ; Sena, Sthefany S. ; de Andrade, Renato N. ; Pereira, Ernesto
Número total de Autores: 5
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL; v. 433, p. 7-pg., 2022-04-01.
Resumo

The behavior of gas bubbles produced during electrochemical processes is of large interest because of the increase in cell overpotential induced by their production, the electrode surface covering by them and, finally, the detachment of these bubbles and their direct impact on the energy consumption during the reaction. In this work, we used coupled experimental and computational approaches to investigate bubble formation under those conditions where there are important convective effects. We have measured both normal and parallel velocity of the solution and built up a computational fluid dynamics (CFD) model. The results were compared to experimental data. Then, having the computational model validated by experimental data, we have simulated different conditions following bubble displacement. An important change of the surface covering is observed during the electrochemical reaction. Considering just the covering change, for example, there is up to 23 % increase comparing to the electrode edge and center. (AU)

Processo FAPESP: 18/24383-0 - Síntese de novos materiais de eletrodo e de reações redox utilizando ferramentas eletroquímicas acopladas a micro-ondas
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Processo FAPESP: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país
Beneficiário:Ana Flávia Nogueira
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 14/50249-8 - Green chemistry: sustainable synthetic methods employing benign solvents, safer reagents, and bio-renewable feedstock
Beneficiário:Arlene Gonçalves Corrêa
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
Beneficiário:Elson Longo da Silva
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 19/27029-5 - Carboxilação eletroquímica de moléculas orgânicas para a formação de produtos de alto valor agregado
Beneficiário:Jeyse Tawana da Silva
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto