Estudio de las reacciones de reducción de oxígeno mediante electrodo rotatorio de disco-anillo en dimetilsulfóxido conteniendo litio

W. R. TORRES; N. MOZHZHUKHINAA; A. Y. TESIO; E. J. CALVO

La Serena

Congreso; XXI Congreso de la SIBAE; 2014

SIBAE

Las baterías de litio-O2 han recibido un gran interés en el presente por su capacidad de almacenamiento (unas 5 a 10 veces respecto a las de ión-litio) 1. Estas baterías juegan un papel importante debido a su alta energía específica y a su alta densidad de energía. Esto hace que las mismas puedan competir con los combustibles fósiles en las aplicaciones para vehículos eléctricos, logrando una mayor independencia 2. Reportes demuestran que las celdas de litio-aire basadas en DMSO como electrolito, tienen un rendimiento mayor porque estabilizaría el anión superóxido. En ese sentido, el DMSO sería de gran utilidad pero una desventaja sería su descomposición electroquímica a potenciales mayores a 4.2 V respecto Li/Li+ 3. Se ha empleado la técnica del electrodo rotatorio de disco-anillo para estudiar la reacción de reducción de oxígeno tanto en electrodos de disco de oro y carbono vítreo y anillo de oro, usando dimetilsulfóxido conteniendo 0.1M LiPF6. El anillo de oro se mantuvo a 3 V vs Li/Li+. Las curvas de corriente-potencial muestran la pasivación del electrodo por la formación de Li2O2 en ambos electrodos. El par iónico O2- / Li+ que se estabiliza en DMSO, puede difundir en la solución y ser detectado en el electrodo anillo (cosa que no ocurre en soluciones de litio en acetonitrilo). En otro aspecto, los iones O2- y Li+ adsorbidos en la superficie del disco pueden rápidamente desproporcionarse para formar Li2O2 y liberar O2 debido a que la transferencia de electrones en la superficie es más favorable que un encuentro bimolecular en solución. Debido a que en una voltamperometría cíclica tanto el tiempo como el potencial convolucionan, la técnica de cronoamperometría ha sido estudiada para determinar el efecto del tiempo en las reacciones ORR. A tiempos cortos, (véase la figura 1) se observa en los transitorios que la corriente de anillo incrementa con el potencial del disco, obteniéndose un máximo a 2.2 V, lo que indicaría que el rendimiento en ión superóxido depende del potencial del disco.