Los Supercondensadores (SCs) son dispositivos de almacenamiento electroquímicos producidos para contribuir al desarrollo de soluciones a la alta demanda y consumo de energía [1]. Han llamado la atención debido a que poseen una rápida capacidad de carga y descarga, alta capacitancia específica, una potencia especifica mejorada, estabilidad cíclica y vida útil superior. El almacenamiento de energía en los SCs se produce en o cerca de la superficie del electrodo, por lo que es necesario un material de electrodo que sea poroso y con alta área superficial [2]. La mayoría de los dispositivos comerciales se usa carbón activado (AC) como material de electrodo, el cual cumple con las características mencionas, sin embargo, el AC se ve limitado en su área capacitiva.

Los Metal-Organic Frameworks (MOFs) son materiales porosos, que consiste en un ion metálico central unidos por un ligando orgánico. Poseen excepcionales propiedades como gran área superficial y estructura adaptativa [3]. Las componentes de los MOFs permiten modificar el tamaño, geometría, ramificación, grupos funcionales y tamaño de poro, obteniendo MOFs con diferentes topologías, áreas superficiales y con propiedades específicas. Los MOFs han mostrado ser un activo elemento en dispositivos relacionados con la energía, incluyendo dispositivos como baterías recargables, supercondensadores y baterías-SC hibridas. Sin embargo, debido a su favorable porosidad, los MOFs se ven limitados en su baja conductividad eléctrica y estabilidad química. Es por lo que, para resolver estas limitaciones, se propone la síntesis de un nanomaterial MOF en base a níquel que mejore la conductividad del mismo material.

Un nanomaterial es cuando al menos una de las dimensiones que componen al material está en el rango de entre 1-100nm. Al tener al menos una de sus dimensiones confinada, provoca que el movimiento de los electrones se encuentre obstaculizados. Como consecuencia, estos materiales manifiestan propiedades: ópticas, electrónicas y electromagnéticas, diferentes al material del tamaño original (bulk).

Este trabajo consiste en el estudio y optimización de un MOF en base a níquel. Mediante el método hidrotermal, se sintetizó un MOF usando Níquel como sal metálica y H2bdt  como ligando [4], Figura 1.a). Se modificó los parámetros efectivos del método hidrotermal como la variación de la cantidad de ligando y la agitación, con tal de sintetizar un MOF donde al menos una de sus dimensiones se encuentra a nanoescala. En la Figura 1 se muestra el material sintetizado MOF-bulk como nanoMOF. Las imágenes ópticas (c y e) muestran que el MOF-bulk tiene un tamaño de partícula más grueso que el nanoMOF, donde se observa un polvo rosado agrupado. Mediante las imágenes SEM (b y d) se observa que el MOF-bulk y nanoMOF poseen forma de prisma rectangular, sin embargo, la síntesis del MOF-bulk no es homogénea en comparación al nanoMOF, asimismo, se observa que el tamaño de partícula del nanoMOF es inferior al MOF-bulk, cuyo tamaño de partícula del nanoMOF va desde los 100nm de grosor aproximadamente. Con el material sintetizado se estudia las propiedades electroquímicas en una configuración de 3 electrodos para el uso de este como material de electrodo en supercondensadores.

Referencia

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[2]        Y. Wang, Y. Song and Y. Xia, Electrochemical capacitors: mechanism, materials, systems, characterization and applications, Chem Soc Rev, 2016, 45, 5925

H. Li, M. Eddaoudi, M.O’Keeffe and O. M. Yaghi. Design and synthesis of an exceptionally sable and highly porous metal-organic framework. Nature, 1999, 402, 276-279

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Los beneficios económicos y sociales de la industria aeroespacial son notables [1-3], sin embargo, ésta se encuentra bajo una creciente presión para que reconozca sus responsabilidades con el medioambiente [4]. Una de las formas más efectivas para reducir la demanda de combustible y, disminuir las emisiones de dióxido de carbono (CO2) es utilizar componentes más ligeros en la fabricación de aeronaves [5-7]. 

 Debido a esto, las aleaciones de aluminio cobre (Al-Cu) son usadas ampliamente en la construcción de estructuras aeronáuticas [8-10]. Una de las formas para ajustar y reducir la densidad de estas aleaciones es incorporar Litio (Li), debido a su baja densidad (0,54 g/cm3) y alta solubilidad en el aluminio [8,11,12], sin embargo, la resistencia a la corrosión de estas aleaciones Al-Cu-Li aún posee limitaciones, en especial, cuando están expuestas a ambientes adecuados para la proliferación de bacterias en su superficie [13-15]. Este proceso, llamado biocorrosión, está asociado con la formación de depósitos orgánicos o biopelículas en la superficie del material [16]. Una de las bacterias más dañinas para este tipo de aleaciones es la Pseudomonas aeruginosa. Se ha estudiado ampliamente la adhesión de estas bacterias a la superficie de aleaciones comerciales Al-Cu como, por ejemplo, la aleación aeronáutica AA2024-T3 [17-22]. Sin embargo, la información respecto a la biocorrosión en aleaciones Al-Cu-Li es prácticamente nula. 

 En este trabajo se estudia el comportamiento electroquímico frente a la corrosión de la aleación Al-Cu-Li AA2060-T8 mediante curvas de polarización potenciodinámica y circuito abierto(PPD y OCP), y se evaluará la influencia del precipitado T1 (Al2CuLi) en la biocorrosión por Pseudomonas aeruginosa, a través de difracción de rayos X (DRX) y microscopía de transmisión electrónica (SEM-EDS). 

 Nuestros resultados preliminares nos indican que la bacteria Pseudomona efectivamente coloniza sobre la superficie de la aleación AA2060, pudiendo adherirse preferencialmente a las zonas de mayor rugosidad, induciendo corrosión localizada.

Referencias

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Uno de los desafíos más grandes en ingeniería, en el contexto de la degradación de los materiales producto de la corrosión atmosférica, es poder desarrollar nuevos materiales que garanticen un buen desempeño a lo largo de los años. El presente trabajo pretende evaluar la influencia del cobre y del níquel, sobre la resistencia a la corrosión de fundiciones grises con matriz ferrítica en una atmosfera marina. De manera particular, Chile es un país expuesto fuertemente a la atmosfera marina, esto es ratificado por los mapas de corrosión presentes a la fecha [1], en estos, es posible apreciar que la corrosión en aceros al carbono (como la mayoría de los aceros estructurales) poseen una elevada tasa de corrosión (categorías de C3 a C5). Desde el punto de vista de las fundiciones, considerando que existen variaciones microestructurales y composicionales, se espera que el comportamiento sea diferente frente al mismo medio (ambiente marino), sin embargo, a la fecha no existen estudios al respecto.

Para el desarrollo de este trabajo, se han fundido 06 aleaciones que varían en el contenido de cobre y de níquel. Las composiciones varían entre 0% a 2% de cobre y 0% a 5% de níquel. Luego, las muestras se han sometido a tratamientos térmicos, con el objetivo de obtener una microestructura homogénea obteniéndose una matriz de ferrita y láminas de grafito (fundición gris). Posteriormente, las muestras se han corroído mediante un ensayo de corrosión acelerada [2][3], el que permite evaluar largos periodos de corrosión (aproximadamente 20 años) en 40 días. Los productos de corrosión obtenidos fueron analizados mediante microscopía electrónica de barrido, técnicas gravimétricas, curvas de impedancia electroquímica, difracción de rayos X, entre otros. Obteniéndose curvas de espesor corroído en el tiempo y las características fisicoquímicas de la capa oxidada. A la fecha, se han determinado que existen variaciones entre las aleaciones estudiadas, independiente de la microestructura, los contenidos de níquel y cobre favorecen la resistencia a la corrosión de las aleaciones en el corto y largo plazo. Los resultados obtenidos han sido comparados con aceros autopatinables y otros. 

Referencias

[1] Vera, R., Puentes, M., Araya, R., Rojas, P., & Carvajal, A. (2012). Mapa de corrosión atmosférica de Chile: resultados después de un año de exposición. Revista de La Construcción, 11(2), 61–72. 

[2] A. Artigas, A. Monsalve, K. Sipos, O .Bustos, J. Mena, R. Seco, N. Garza-Montes-de-Oca “Development of accelerated wet-dry cycle corrosion test in marine environment for weathering steels”, Corrosion Engineering, Science and Technology, 50,628-632, 2015.

[3] A. Artigas, A. Monsalve, K. Sipos, o, bustos, J. Mena, R. Seco, N. Garza-Montes-de-Oca, “Comportamiento a la corrosión atmosférica marina de aceros autopatinables con estructura ferríticoperlítica y ferríticamartensítica”, Revista Materia, 11635, 659-667, 2015.