Revista de Investigación y Desarrollo
Acceso abierto
ISSN: 2311-3278
ISSN: 2311-3278
DF Quintero Pulido
La investigación sobre la oxidación electroquímica de moléculas de carbono comenzó en los últimos años a medida que se investigaban nuevas electroquímicas para nuevos sistemas de celdas de combustible y baterías que se alinearán como sistemas de suministro y almacenamiento de energía de respaldo en microrredes conectadas y fuera de la red, según lo modelado por nuestro grupo. en la Universidad de Twente [1-3]. Al alinear estas dos disciplinas, esperamos apoyar el puente entre los nuevos sistemas electroquímicos por un lado, la producción (piloto) con empresas asociadas, la predicción y la validación de sistemas tras la implementación en microrredes por parte de nuestro grupo.
Se ha estudiado la oxidación electroquímica del glicerol en solución alcalina sobre oro y metales recubiertos de oro (Zn-Au y Cu-Au) mediante voltamperometría y EIS (Espectroscopía de impedancia electroquímica) para su posible uso en un nuevo combustiblecelda como salida para el exceso de glicerol que se produce en la industria del biodiesel. Las observaciones muestran que la superficie de oro puede cambiar con el ciclo de voltamperometría cíclica. Además, la densidad de corriente muestra un comportamiento no lineal con la raíz cuadrada de la velocidad de barrido, lo que implica que la reacción no está totalmente controlada por difusión. El análisis EIS utilizando el software EQUIVCRT reveló que uno de los veinte circuitos equivalentes probados se ajustaba bien a los datos a potenciales de -0,05 V, - 0,15 V y -0,25 V frente a Ag/AgCl, identificando resistencias y un elemento de Warburg en paralelo con el doble capacitancia de capa, los elementos posiblemente estén relacionados con la presencia de capas dobles asociadas con iones hidroxipirovato y oxalato. Los resultados son consistentes con el análisis de ajuste de errores de baja frecuencia (10-4), Responde el ajuste AC Simulink-Matlab y la prueba de transformada de Kronig-Kramers. Los electrodos de Zn-Au y Cu-Au probados muestran un comportamiento voltamperométrico similar al del electrodo de oro, como lo demuestran los resultados del análisis del ciclo y también el análisis de la velocidad de barrido. La prueba de cronoamperometría de descarga muestra además que el electrodo de Zn-Au y Cu-Au tienen densidades de corriente más altas que el electrodo de oro a un potencial de -0,25 V frente a Ag/AgCl (5 mA cm-2, 4,5 mA cm-2 y 3 mA cm-2 respectivamente).
Huella dactilar:
Glicerol Oro Celdas de combustible Oxidación Electrodos Voltametría Espectroscopia de impedancia electroquímica Densidad de corriente Cronoamperometría Oxalatos Biocombustibles Oxidación electroquímica Electroquímica Biodiesel Revestimientos Circuitos equivalentes Resistencias Voltametría cíclica Industria Capacitancia
Palabras clave:
microrredes; voltamperometría; Oxidación; Oro; Glicerol; Impedancia
Introducción:
La creciente cantidad de biodiesel producido en todo el mundo lleva a que más de dos millones de toneladas de glicerol ingresen al mercado cada año. El glicerol se utiliza en las industrias farmacéutica, cosmética y alimentaria. Sin embargo, la tasa de producción actual ya supera las capacidades que necesitan estas industrias. Los países con alta producción de biodiesel (por ejemplo, EE. UU., Alemania y Colombia) se enfrentan a serios desafíos con la sobreproducción de glicerol que cambia drásticamente el valor del glicerol. Esta situación específica ha llevado a precios de glicerol constantemente bajos, lo que convierte al glicerol en un producto de desecho biológico en la necesidad de nuevas alternativas de mercado. Una alternativa para valorizar el glicerol podría provenir de la oxidación electroquímica que puede dejar caer materiales oxigenados de mayor valor (ácido tartrónico, dihidroxiacetona y ácido glicólico, entre otros) . Las pilas de combustible pueden convertir directamente un combustible en electricidad. Un combustible de uso común en las celdas de combustible es el H2 y su producción se acepta en las plantas de producción química. Sin embargo, almacenar hidrógeno sigue siendo un desafío debido a su alta volatilidad y problemas de seguridad, una alternativa al problema es utilizar un combustible que sea líquido en condiciones ambientales. Hay diferentes tipos de combustibles que se probaron en el pasado como posibles combustibles alternativos, como hidracina, compuestos orgánicos y ácido fórmico. Sin embargo, existen necesidades técnicas y comerciales que debe cumplir un combustible para ser utilizado en uncelular, por ejemplo, disponibilidad, transporte, seguridad y costo. Teniendo esto en cuenta, la cantidad de combustibles posibles se reduce a unos pocos tipos.
Metodos experimentales:
Recubrimiento electroquímico: primero se sumergieron carbón vítreo, Zn y Cu (área de 0,072 cm2) en una solución de H2SO4 1 M durante unos segundos para eliminar las impurezas, luego se enjuagaron con agua desmineralizada y se secaron durante una hora. Cada uno de los electrodos se sumergió por separado en una celda electroquímica con AuBr2 0,01 M como electrolito. Se seleccionó AuBr2 para la galvanoplastia porque los subproductos de la electrodeposición son más ecológicos que la electrodeposición de cianato de oro común. El material del cátodo utilizado fue grafito de carbono y no se utilizó electrodo de referencia. Luego, se fijó un potencial de dos voltios en la celda durante 30 s para desarrollar una capa de oro como lo demuestra un cambio de color en el electrodo. Durante el experimento no se detectó ningún olor a bromo. Después del método de recubrimiento de electrodos,
Resultados y discusión
Análisis de catalizador para oxidación de glicerol.
Para obtener información sobre la oxidación del glicerol, se utiliza voltamperometría cíclica en los diferentes catalizadores, como se muestra en la Figura 2. El objetivo era obtener una comparación rápida de la electroquímica de varios catalizadores en el mismo electrolito. Las medidas se realizaron a 100 mV/s en glicerol 1 M en NaOH 1 M.