Un dispositivo mejora el análisis de materiales para células de combustible y baterías | AGÊNCIA FAPESP

Un dispositivo mejora el análisis de materiales para células de combustible y baterías Dibujo esquemático de la nueva célula: (1) tapa roscada; (2) abertura por donde pasa el haz de radiación; (3) ventana; (4, 5 y 17) anillos de goma; (6 y 16) contraelectrodo; (7) cuerpo de la célula, parte 1; (8) cámara para el electrolito, el contraelectrodo y el electrodo de referencia; (9, 11 y 13) entrada y salida del electrolito; (10) entrada del electrodo de trabajo; (12) entrada del electrodo de referencia; (14) electrodo de referencia; (15) entrada del contraelectrodo; (18) tornillo; (19) cuerpo de la célula, parte 2; (20) electrodo de trabajo (imagen: archivo del investigador)

Un dispositivo mejora el análisis de materiales para células de combustible y baterías

23 de diciembre de 2020

Por José Tadeu Arantes  |  Agência FAPESP – Científicos del Centro de Innovación en Nuevas Energías (CINE) –un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP y la petrolera Shell con sede en la Universidad de Campinas (Unicamp), en Brasil– en colaboración con investigadores del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), dependiente del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM) de Brasil, desarrollaron un nuevo dispositivo que permite estudiar en detalle lo que sucede durante las reacciones electroquímicas.

Su finalidad consiste en mejorar el desempeño de aparatos tales como las células de combustible, los electrolizadores, las baterías y otros, utilizados en la transformación de energía química en energía eléctrica y viceversa. Estos artefactos han venido siendo intensamente investigados como alternativas para la generación y el almacenamiento de energías renovables.

Este nuevo dispositivo consiste en una célula que hace posible monitorear experimentos electroquímicos con diversos instrumentos de análisis espectroscópico. Al operar en distintos rangos de frecuencia del espectro electromagnético –infrarrojo, luz visible y rayos X– estos instrumentos permiten entender en forma multilateral qué sucede con los materiales implicados en las reacciones electroquímicas, tanto las moléculas en solución en los electrolitos como los electrodos.

Esta investigación salió estampada en la tapa de la revista ChemElectroChem, que también publicó una entrevista con el autor principal del artículo, el investigador Pablo Sebastián Fernández, del CINE.

“La gran diferencia y la principal ventaja de nuestro dispositivo radican en que permite realizar diferentes tipos de análisis con una sola célula”, declaró Fernández a Agência FAPESP.

“Para ello, el mismo dispone de una ventana que puede cambiarse de acuerdo con el análisis de interés. Así, es posible emplear ventanas transparentes al infrarrojo, ventanas transparentes a la luz visible y ventanas transparentes a los rayos X, y obtener análisis espectroscópicos en cada uno de esos rangos de frecuencia, entre otros”, dijo el investigador.

De este modo, una sola célula permite realizar in situ espectroscopía por infrarrojo, espectroscopía Raman, que emplea luz visible, y absorción y difracción de rayos X, entre otros procedimientos.

Por lo demás, el dispositivo contiene todos los componentes normales de una célula electroquímica: el electrodo de trabajo, el electrodo auxiliar o contraelectrodo, el electrodo de referencia y el electrolito con las sales y las moléculas de interés.

“Los haces de radiación electromagnética que pasan por la ventana interactúan tanto con las moléculas de interés, presentes en el electrolito, como con el catalizador, cuya eficiencia se encuentra en estudio”, dijo Fernández.

Según el investigador, otra ventaja consiste en que la arquitectura de esta célula permite cambiar una solución electrolítica por otra durante el propio proceso de análisis, con medición de flujo.

Puede leerse el artículo intitulado Versatile Spectroelectrochemical Cell for In Situ Experiments: Development, Applications, and Electrochemical Behavior en el siguiente enlace: chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/celc.202001242

Y la entrevista con Pablo Sebastián Fernández publicada en ChemElectroChem se encuentra publicada en: chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.202001241

 

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