Comportamiento de electrodos porosos ante perturbaciones lineales de potencial aplicación a ánodos para la oxidación de formiato

Marta María Elena Duarte.

1989.

Paginación varia : ilus. ; 28 cm.

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1990.

Resumen: La utilización de electrodos porosos es fundamental en el campo de las baterías, a fin de obtener altas corrientes por unidad de área geométrica o de volumen. En efecto, en estos sistemas electroquímicos se produce una reacción heterogénea de transferencia de carga entre el electrolito y el electrodo, cuya velocidad por unidad de área interfacial está limitada por la cinética del sistema reaccionante. Como consecuencia, la velocidad total de la reacción y por lo tanto, la corriente entregada por el electrodo, dependen de la extensión de la interfase. Mediante el empleo de sistemas porosos es posible obtener elevadas áreas interfaciales por unidad de volumen y de área geométrica, incrementándose la extensión de la zona de reacción en varios órdenes de magnitud con respecto a la que se obtendría si se utilizaran electrodos planos. Un electrodo poroso consiste de una matriz conectada de un material sólido conductor o de una mezcla de materiales conductores y no-conductores, perforada por poros interconectados cuyas dimensiones características son pequeñas comparadas con el tamaño global del electrodo. Los poros pueden estar llenos de electrolito en su totalidad constituyendo un electrodo inundado, de dos fases o "flooded electrode" (1-4). Ejemplos típicos los constituyen los ánodos utilizados en las pilas a combustible que funcionan con metanol y ambos electrodos del acumulador del plomo. Cuando parte del volumen de poros está ocupado por una fase gaseosa, el electrodo se denomina de difusión o de tres fases. Ejemplos característicos son el electrodo de aire en las pilas metal/aire, y ambos electrodos de las pilas a combustible de hidrógeno/oxígeno. La reacción de electrodo se lleva a cabo casi totalmente en el interior, ya que el área externa es pequeña con respecto a la superficie de las paredes de los poros. La velocidad de la reacción en cualquier punto depende de las condiciones de potencial, concentración de las especies reaccionantes, etc. que predominan en la zona. A su vez, el potencial y las concentraciones de los reactivos en cualquier punto del electrodo están gobernados por los diferentes procesos de transporte que se producen en el electrolito. Es importante contar con una descripción precisa de los procesos que ocurren en el interior de la estructura porosa a fin de efectuar predicciones cuantitativas del efecto de los mismos en el comportamiento de los electrodos. Esto a su vez es requisito imprescindible para efectuar un diseño racional de los sistemas que los utilizan. La predicción teórica de la respuesta de un electrodo también es de interés para evaluar la validez de la aplicación de las técnicas electroquímicas que se utilizan para caracterizar electrodos porosos. Entre los diferentes tipos de determinaciones de aplicación común en el estudio de sistemas porosos podemos mencionar las curvas de polarización estacionarias, la voltametría cí clica y las mediciones de impedancia faradaica. La voltametría con barridos lineales de potencial es especialemnte utilizada para caracterizar los electrocatalizadores soportados (el ejemplo típico es el platino soportado sobre carbón) y los materiales carbonosos normalmente utilizados en la construcción de electrodos para pilas de combustibles (5 - 14).//

Incluye referencias bibliográficas.