Efecto del Contenido de Politetrafluoretileno en el Desempeño de Electrodos Porosos de Hidróxido de Níquel

MARIELA G. ORTIZ, ELIDA B. CASTRO, SILVIA G. REAL

Buenos Aires

Jornada; Primeras Jornadas de Intercambio y Difusión de los Resultados de Investigaciones de los Doctorandos en Ingeniería. Universidad Tecnológica Nacional- Secretaría de Ciencia Tecnología y Posgrado. Facultad Regional Buenos Aires; 2010

Universidad Tecnologica Nacional

El hidróxido de níquel es un compuesto de importancia por ser  utilizado en numerosas aplicaciones, entre ellas las que más se destacan son las referidas a su uso como material activo en electrodos positivos de baterías alcalinas del tipo Ni-Cd, Ni-Fe, Ni-Zn, Ni-H y Ni-MH. El almacenamiento electroquímico de energía en dicho material se basa en las características reversibles de la reacción de óxido-reducción: hidróxido/oxhidróxido de níquel. El electrodo de hidróxido de níquel presenta destacadas propiedades: alta densidad de potencia, buena ciclabilidad, alta actividad catalítica y elevada energía específica, por lo cual es de sobresaliente importancia en aplicaciones en dispositivos electrónicos portátiles. En este trabajo se utilizan técnicas electroquímicas (voltamperometria cíclica, curvas de carga-descarga y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE)) como herramientas para caracterizar electrodos preparados impregnando, sobre un sustrato poroso de esponja de níquel, el material activo de hidróxido de níquel (Aldrich). Este fue previamente disuelto en una solución acuosa (60%) de  PTFE1 y tomando dos concentraciones: a) 17% y b) 23% se prepararon distintos electrodos agregando cobalto como aditivo para mejorar su desempeño1-3. Estos electrodos pueden ser descriptos como estructuras porosas inundadas, donde los procesos electroquímicos de carga/descarga tienen lugar en la interfase de contacto entre el material activo y el electrolito y por lo tanto los parámetros característicos de dichos procesos son relevantes en la optimización del desempeño del electrodo. Consecuentemente, mediante el ajuste de los datos experimentales de EIE en términos de un modelo fisicoquímico desarrollado en el laboratorio4, se pueden identificar parámetros tales como el área activa por unidad de volumen (ae) y otros parámetros estructurales y cinéticos dependientes del estado de descarga (SOD) del electrodo. El análisis de los resultados obtenidos mediante técnicas electroquímicas permite concluir que los electrodos preparados con 23% de concentración de PTFE presentan el mejor desempeño en el proceso de carga/descarga, en la estabilidad durante el ciclado y por tanto en sus funciones de aplicación. Este contenido de PTFE permite un óptimo contacto entre las partículas de material activo, superior al mostrado por los que contienen 17%, al aportar mayor soporte y actuar como una red que proporciona elasticidad y amortigua así los cambios volumétricos que se producen durante los procesos de carga/descarga. [1] S. Nathira Begum, V.S. Muralidharan, C. Ahmed Basha , Journal of Hydrogen Energy 34 (2009) 1548-1555. [2] Zhaorong Chang, Yujuan Zhao, Yunchang Ding, Journal of Power Sources 77 (1999) 69–73. [3] Ken-ichi Watanabe, Mitsuru Koseki, Naoaki Kumagai, Journal of Power Sources 58 (1996) 23-28. [4] E.B. Castro, D.J. Cuscueta, R.H. Milocco, A.A. Ghilarducci, H.R. Salva, International Journal of Hydrogen Energy (in press).