GENERACION DE ENERGÍA ELECTRICA MEDIANTE CAPACITORES DE DOBLE CAPA, UTILIZANDO LA ENTROPÍA DE MEZCLA AGUA DULCE/SALADA

CABRERA, JORGE NICOLAS; GONZALEZ, GRACIELA; LIZARRAGA, LEONARDO; NEGRI, R.MARTIN

Congreso; CAFQUI 2021 (Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica); 2021

Introducción. El proceso de mezclas capacitivas se puede ilustrar en los denominado ?mezcla capacitivia? consiste de dos pasos:1)Dos electrodos de (p.ej. de carbón activado) se sumergen en agua salada y se les aplica una diferencia de potencial, V0, que los carga con cargas Q y -Q. 2) Se desconectan los electrodos y luego se desplaza el agua salada por agua dulce. El cambio de salinidad modifica la capacidad de la doble capa eléctrica. Dado que la carga se mantiene constantes, este proceso conlleva un aumento del potencial entre los electrodos (Potencial = Carga/Capacidad). Por lo tanto al reemplazar el agua salada por agua dulce, la diferencia de potencial a circuito abierto entre los electrodos se eleva a un nuevo valor, V, mayor que V0. ( La carga inicial acumulada se encuentra, al final del proceso, a un mayor potencial, por lo que se puede obtener un trabajo neto.El objetivo de este trabajo es estudiar los parámetros fisicoquímicos relevantes en el proceso descripto, a partir de experimentos y modelado numérico basado en elementos finitos Resultados. La Figura 1 presenta las curvas de potencial obtenidas experimentalmente, en ciclos de mezcla agua dulce/agua salada, y también las curvas obtenidas por el modelo numérico.Por un lado, se observan picos de potencial angostos cuando se desplaza el agua dulce por agua salada. A partir de los resultados del modelo numérico, se encontró que estas señales se relacionaban con la identidad de la sal, y la diferencia de coeficiente de difusión entre el catión y el anión.Por otro lado, se observó que el aumento de potencial generado por el recambio de las soluciones varía linealmente con el logaritmo del cociente de dilución, pero que esta dependencia es significativamente diferente en los experimentos y en los cálculos numéricos. Los resultados numéricos sugieren que la esta diferencia es consecuencia de la presencia de reservorios de agua salada dentro de los electrodos activado, que no son desplazadas por el agua dulce durante el intercambio de soluciones.Conclusiones. Se diseñó un modelo numérico apropiado para estudiar los fenómenos de mezclas capacitivas. Comparando resultados experimentales con los numéricos, se determinaron los parámetros fisicoquímicos relevantes en el proceso.