Estudio de la hidrodinámica y distribución de corriente de una celda electroquímica tipo filtro-prensa de oxidación avanzada mediante simulación computacional

Abstract

El presente trabajo propone un nuevo diseño de una celda electroquímica tipo filtro-prensa de oxidación avanzada y muestran los resultados de la simulación de la hidrodinámica, la distribución de corriente y potencial, utilizando el método de elementos finitos y las ecuaciones de RANS, que incluyen viscosidad turbulenta por medio del modelo k-ε. Para el nuevo diseño de la celda se basó en el diseño original, realizando modificaciones en el promotor de turbulencia y los electrodos; una vez establecido el dominio de simulación, se generó una malla con 5,462,759 elementos de malla normal. La simulación de la hidrodinámica y distribución de potencial fueron descritos por la ecuación de Laplace, representando la distribución de corriente primaria y secundaria mediante sus respectivas condiciones de frontera. Al comparar los resultados entre la celda original y la celda con el nuevo diseño, se determinó que al alargar el promotor de turbulencia y los electrodos, se propiciaron condiciones de buen mezclado, lo que favorecería la transferencia de masa, también se determinó que el nuevo diseño propuesto mejoró la distribución de corriente primaria y secundaria, dando como resultado una transferencia de carga uniforme. El estudio se realizó en el programa de simulación computacional llamado COMSOL Multiphysics.