Resumen

Un novedoso dispositivo para la producción de ozono en un micoplasma de aire a presión atmosférica ha sido desarrollado. Se ha diseñado y fabricado una fuente de potencia para la excitación y sustentación de la micro descarga cuya frecuencia esta en relación a la cinética de las reacciones químicas en la micro descarga a voltajes por encima del potencial de ruptura del gas. El énfasis de este artículo se centra tanto en el diseño del reactor micro plasmático como en la caracterización electro-óptica de la micro descarga con el propósito de determinar las condiciones de operación de la descarga. Un modelo de circuito electrónico equivalente de la descarga ha sido implementado. Este modelo permite estudiar los procesos de transferencia de energía de la fuente de potencia al plasma. La técnica de espectroscopia de emisión ha sido empleada para obtener espectros de emisión del micoplasma, con lo cual se puede obtener los parámetros macroscópicos de la descarga tales como la temperatura electrónica y las temperaturas de las partículas pesadas, mediante las cuales se puede determinar el estado de equilibrio del plasma. El prototipo desarrollado no solo es útil para la síntesis de ozono sino también para la obtención de hidrógeno y otras especies químicas.

INTRODUCCIÓN

La miniaturización de reactores plásmicos ha llevado en años recientes a la aparición de nuevas aplicaciones (Iza et al, 2008). Los dispositivos microplásmicos (DMP) presentan una serie de ventajas que los hacen muy atractivos para ciertas aplicaciones tanto en física del plasma como en ingeniería. Los DMP operan a altas presiones (presión atmosférica) con una baja transferencia de calor, es decir, funcionan a temperaturas muy cercanas a la temperatura ambiente. Un detallado estudio de la cinética de una descarga de oxigeno (Lozano, 2007) -el cual incluye muchas especies atómicas y moleculares- muestra que el régimen óptimo para la producción de ozono ocurre a bajas temperaturas y altas presiones. Especies radicales intermedias de oxigeno producidas en el DMP tienen un rol muy importante, por ejemplo, en la desinfección de aguas residuales, en la medida en que estas especies contribuyen a la producción de radicales OH en la fase acuosa. El DMP propuesto fue diseñado para estudiar la acción limpiadora del ozono en agua, aunque el énfasis en el presente artículo se centra en la obtención como tal del ozono en el reactor y su respectiva caracterización eléctrica y óptica, más que en su aplicación en la desinfección del agua. El DMP se diseñó para facilitar la transferencia de ozono y radicales de oxígeno a la fase acuosa antes de que la recombinación en las paredes del reactor a través de difusión ambipolar suceda (Lozano y Zimmerman, 2010). Allí se muestra que, al reducir la escala de la descarga, el requerimiento de potencia para sustentarla se reduce, y esto a su vez incrementa la eficiencia del reactor.

• Materias:Ozono Microestructura Presión atmosférica Reactores químicos Transferencia de energía
• Subjects:Ozone Microstructure Atmospheric pressure Chemical reactors Energy transfer
• Palabras claves:Microdescarga; Microplasma; Ozono; Reactor microplásmico de ozono
• Keywords:Microdischarge; Microplasma; Ozone; Microplasma ozone reactor