ANALISIS DINAMICO DEL ELECTRODO DE HIDROXIDO DE NIQUEL: PROCESO DE DESCARGA

S.G. REAL, B.E. CASTRO Y A. VISINTIN

RIO HONDO, SANTIAGO DEL ESTERO

Congreso; XIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA y QUÍMICA INORGÁNICA; 2005

ASOCIACION ARGENTINA DE FISICOQUIMICA y QUÍMICA INORGÁNICA

El electrodo de níquel resulta de importancia por sus propiedades electrocatalíticas, cuando se lo emplea en el proceso de electrólisis del agua, como también por su empleo como borne positivo en baterías alcalinas del tipo níquel-cadmio, níquel-hierro, níquel-cinc, níquel-hidrógeno y níquel-metal hidruro.Debido a que existen numerosos factores relacionados al funcionamiento de estas baterías que aún no han sido esclarecidos, como ser el efecto memoria relacionado con el cambio de estructuras del hidróxido de níquel y el fenómeno de “muerte súbita de la batería”, que produce problemas serios principalmente en usos espaciales, en el presente trabajo se discute el comportamiento dinámico del electrodo poroso de hidróxido de níquel. Dicho electrodo presenta destacadas propiedades tales como alta densidad de potencia, buena ciclabilidad y elevada energía específica, lo cual lo hace único para las aplicaciones mencionadas. El almacenamiento electroquímico de energía en dicho electrodo se basa en las características reversibles de la cupla redox hidróxido/oxhidróxido de níquel. La reversibilidad del proceso resulta un factor de importancia en materiales de baterías. En el caso del óxido de Ni, durante la descarga del electrodo se produce la inserción de H+ , este proceso se invierte durante la carga. En el presente trabajo se presentan los resultados obtenidos mediante el empleo de espectroscopia de impedancia para distintos estados de descarga del material de electrodo a fin de correlacionar sus propiedades electroquímicas de acuerdo al desarrollo de modelos fisicoquímicos. Para los experimentos electroquímicos se realizaron en una solución 7 M KOH, empleando un electrodo de Hg/HgO en la misma solución como electrodo de referencia. El electrodo de trabajo, de 0.25cm 2 de área geométrica, una malla de Ni sinterizado de 82% de porosidad como colector de corriente, sobre el cual el hidróxido de níquel fue electrodepositado, proveniente de una batería de níquel-hidrógeno empleada en satélites espaciales. El electrodo de hidróxido de níquel fue cargado en forma galvanostática hasta un valor de potencial constante(entre 0.47 y 0.49 V) que indicaba la ocurrencia de la reacción de oxígeno. El efecto del estado de descarga (EDD) en el comportamiento electroquímico del electrodo, fue estudiado mediante medidas de impedancia realizadas para distintos estados de descarga, alcanzados en forma galvanostática Los datos experimentales pueden discutirse en función de un modelo teórico que considera los procesos de carga y descarga, el proceso de difusión del protón en el sólido, como también la naturaleza porosa del material. Consecuentemente, se intenta avanzar en el conocimiento del funcionamiento del material de electrodo de acuerdo al modelo desarrollado, mediante el ajuste de los datos experimentales y la identificación paramétrica que permite determinar valores asociados a variables tales como: área de material activo, coeficiente de difusión del H + , conductividad del sólido en función del estado de descarga y constantes cinéticas del proceso de transferencia de carga