Termodinamica electroquimica

Curso Compacto: Materiales y procesos electroquímicos

en Baterías de Ion Litio

Termodinámica Electroquímica

Dr. Marcelo Videa Vargas Departamento de Química Tecnológico de Monterrey

La Paz, Bolivia, 24 de noviembre de 2011

Desarrollo histórico De los principios de Electricidad y Electroquímica

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Electroquímica 3

Reactividad química Serie galvánica en agua de mar

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Zn2+ Cu2+

– +

SO4=

El potencial de circuito cerrado (i ≠ 0) es menor que el valor de potencial de circuito abierto. Esta celda se denomina galvanostática.

5 Construcción de una celda electroquímica Separación de los procesos redox

Ánodo Cátodo

Construcción de una celda electroquímica Separación de los procesos redox

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El potencial de circuito abierto (i=0) es equivalente a la fuerza electromotriz (f.e.m.)

Potencial de Galvani

7 Construcción de una celda electroquímica

Potencial de electrodo vs. potencial de Galvani 8

Electrodos de referencia Electrodo estándar de hidrógeno (SHE) o normal de hidrógeno (NHE)

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Potenciales de reducción estándar 10

Medición de un potencial de reducción estándar

Escala de potenciales estándar de reducción 11

Derivación de la ecuación de Nernst 12

Uso de la ecuación de Nernst 13

Otros electrodos de referencia Electrodo de AgCl|Ag (home made)

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Otros electrodos de referencia Electrodos de calomel (Hg2Cl2|Hg)

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Electrodos de referencia Conversión de valores de E con respecto a diferentes Eref

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Electrodos de referencia Tabla de conversión de los potenciales de reducción

estándar de electrodos de referencia

Potencial electroquímico ( )

Potencial electroquímico ( )

Potencial electroquímico ( )

Derivación de la ecuación de Nernst

Potencial electroquímico ( ) Proceso de intercalamiento

Potencial electroquímico ( )

Potencial electroquímico ( ) Celda de Litio-ión

Químicas de las baterías de Litio Materiales catódicos y anódicos

Potencial electroquímico ( ) Potencial del electrodo de intercalamiento

Potencial químico Transporte difusional a través de una membrana

el proceso ocurre de manera espontánea, y la fuerza motora es el gradiente de potencial químico. El transporte es difusional y depende de la permeabilidad de la especie neutra i en la membrana.

el proceso no puede ocurrir de manera espontánea, y requiere de energía externa. Este transporte es se denomina transporte activo

Potencial químico Transporte activo a través de una membrana

la distribución de especies cargadas en cada lado de la membrana genera un potencial eléctrico. El potencial de membrana es ∆φ=Em.

Potencial electroquímico Potencial de membrana, Em

En el equilibrio,

Sensores potenciométricos de iones ISE (Ion-selective electrodes)

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Sensores potenciométricos de iones Calibración y determinación del límite de detección

Electrodos selectivos de ión Interferencias

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Electrodo de vidrio Determinación potenciométrica del pH

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http://www.66pacific.com/ph/simplest_ph.aspx

TL082 Opam de alta impedancia JFET de entrada dual

Construcción de un pH-metro Circuito para la medición de pH

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Potencial estándar de reducción (E0) 35

Potencial estándar de reducción (E0) cont. 36