Repositorio Institucional de CIDETEQ (Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica)
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Dispositivo de nanopartículas de cobre /nanoalambres de sílicio empleado en un sistema fotocatalítico de concentración solar de lente fresnel con fibra óptica
Get PDFEl presente trabajo consistió en la elaboración de un sistema fotocatalítico conformado por superficies de nanoalambres de silicio (SiNWs), las cuales fueron modificadas con nanopartículas y óxidos metálicos. Así mismo, un concentrador solar de lente Fresnel guiado por fibra óptica fue utilizado como fuente de iluminación.
The present work consists of the elaboration of a photocatalytic system made up of silicon nanowire surfaces (SiNWs), which were modified with nanoparticles and metallic oxides. Likewise, a fiber optic guided Fresnel lens solar concentrator was used as the illumination source.
Palabras clave: Fotocatálisis, Degradación de contaminantes, Sistemas de concentración solar, Nanoestructuras.
Keywords: Photocatalysis, Degradation of pollutants, Solar concentration systems, Nanostructures
Estudio numérico y experimental de los fenómenos de transporte involucrados en el diseño de reactores electroquímicos, considerando flujo monofásico y bifásico.
Get PDFLos reactores electroquímicos son utilizados comúnmente en el laboratorio y en aplicaciones industriales, como la electrosíntesis, electrodiálisis, remediación de medios contaminados y almacenamiento de energía. El reactor electroquímico de placas paralelas se utiliza frecuentemente en la industria debido a su amplio intervalo de aplicaciones en procesos electroquímicos, operando en condiciones de celda dividida por membrana y no dividida.
Para describir la hidrodinámica en un reactor electroquímico, su influencia en el rendimiento del transporte de masa y la caída de presión (cuestiones importantes desde el punto de vista económico), se han llevado a cabo estudios de transporte de masa. La presente tesis doctoral muestra el efecto de dos distribuidores de flujo y tres configuraciones de electrodo en un reactor electroquímico diseñado en el CIDETEQ (basado en ElectroSynCell®), mediante estudios de hidrodinámica monofásica (distribución de flujo, caída de presión) y transferencia de masa, para describir cualitativa y cuantitativamente la influencia de las tres configuraciones de electrodo en el rendimiento del reactor. Además, se llevó a cabo un estudio de distribución de corriente y potencial secundario para evaluar las tres configuraciones de electrodo en el proceso de electro-cloración (sección 1).
Asimismo, se estudiaron los fenómenos físicos en flujo bifásico disperso, mediante la comparación de curvas de distribución de tiempos de residencia (DTR) adimensionales simuladas y obtenidas experimentalmente, para conocer la influencia de la fase dispersa sobre la DTR en la zona de reacción del reactor. Además, se construyó un reactor con electrodos segmentados, con el propósito de evaluar la cobertura de burbujas en función de la velocidad del fluido en condiciones de operación reales (sección 2).
The present Ph.D. thesis shows the effect of two flow distributors and three electrode configurations in an electrochemical reactor designed at CIDETEQ (based on ElectroSynCell®), employing single-phase hydrodynamic (flow distribution, pressure drop) and mass transfer studies, to describe qualitatively and quantitatively the influence of the three electrode configurations on the reactor performance. In addition, a study of current distribution and secondary potential was carried out to evaluate the three electrode config...
Keywords: Electrochemical Engineering, Electrochemical Reactor, Ingeniería electroquímica, Reactores electroquímicos, Bifásico , Simulació
Fabricación de una membrana de PES (poli-éter-sulfona) con incrustaciones de óxido de grafeno modificado para su aplicación en el tratamiento de aguas residuales de la industria textil
Get PDFEl presente trabajo describe la interación del poli-éter-sulfona (PES) con incrustaciones de óxido de grafeno modificado (GO-Arg) con grupos zwitteriónicos. En una primera etapa, se realizó la funcionalización química del GO con aminoácidos básicos (arginina y lisina) para determinar su comportamiento zwitteriónico en función del pH. Una vez obtenido el material modificado, se procedió a la fabricación de las membranas poliméricas por inversión de fases, considerando el material modificado como aditivo (GO−Arg), a tres diferentes concentraciones (0.25, 0.50 y 1.00% en porcentaje en peso). Los resultados mostraron cambios significados en las propiedades físico-químicas de las membranas. Finalmente se procedió a evaluar las membranas, donde el carácter zwitteriónico de estas, mostraron mayores propiedades antiincrustantes y retención a colorantes catiónicos. El comportamiento zwitteriónico de las membranas de PES/GO−Arg tiene una potencial aplicación para el tratamiento de aguas residuales de la industria textil.
The present work describes the interaction of poly-ether-sulfone (PES) embedded with modified graphene oxide (GO-Arg) with zwitterionic groups. In a first stage, the chemical functionalization of GO with basic amino acids (arginine and lysine) was carried out to determine its zwitterionic behavior as a function of pH. Once the modified material was obtained, the polymeric membranes were manufactured by phase inversion, considering the modified material as an additive (GO−Arg), at three different concentrations (0.25, 0.50 and 1.00% in weight percentage).
Keywords: Effluent Treatment, Nanostructured Materials, Membranas poliméricas, Grupos de doble polaridad, Tratamiento de efluentes, Materiales nanoestructurado
Desarrollo de un sensor capacitivo basado en polímeros de impresión molecular y microelectrodos interdigitados para la detección de glifosato en agua
Get PDFEste trabajo presenta el desarrollo de un sensor capacitivo para la detección de glifosato presente en agua. El sensor consta de un polímero de impresión molecular a base de pirrol y arreglo de microelectrodos interdigitados. El sensor esta caracterizó en un rango de concentraciones de glifosato de 0.1 a 100 pg/mL.
Palabras clave: Glifosato, Microelectrodos interdigitados, Polímeros de impresión molecular, Sensore
Evaluación Electrocatalítica de Superficies Modificadas Empleadas para la Remoción de Compuestos Orgánicos Mediante Microscopía Electroquímica de Barrido.
Get PDFEn este proyecto de tesis se presenta una metodología para detectar la generación in situ de radicales hidroxilo en superficies modificadas mediante microscopía electroquímica de barrido (SECM). De esta forma, sistemas representativos capaces de remover contaminantes orgánicos como NTs TiO2/PbO2-Ta2O5 fueron analizados mediante este método de detección, con el fin de proponer un mecanismo de oxidación mediante el cuál se lleva a cabo la remoción de contaminantes orgánicos. /
In this thesis project, through the generation/collection mode of scanning electrochemical microscopy, a methodology by makes use of the redox properties of the spin adduct [DMPO-OH] is presented to detect the production of hydroxyl radicals at modified surfaces. The generation of the spin adduct [DMPO-OH] at different applied potentials on the substrate and its strong dependence on oxygen evolution is studied by this method. Furthermore, through numerical simulations, simulated calibration and experimental data are used to obtain the efficiency of the [DMPO-OH], production at different substrates; among them boron-doped diamond, tin oxide, lead oxide, and Ti sheets.
Proponer un método in situ a través de la SECM para detectar la producción de radicales OH generados por superficies modificadas como NTs TiO2/PbO2-Ta2O5 para validar su comportamiento electrocatalítico en la remoción de compuestos orgánicos.
Palabras clave: Procesos de oxidación avanzada, Remoción de compuestos orgánicos, Microscopía electroquímica de barrido, Radicales hidroxilo, Microscopía electroquímica barrido.
Keywords: Advanced oxidation processes, Removal of organic compounds, Scanning electrochemical microscopy, Hydroxyl radicals, Scanning electrochemical microscopy
Estudio de óxidos con estructura de Perovskita como electrocatalizadores para la reacción de reducción de oxígeno y la reacción de evolución de oxígeno
Get PDFEl presente trabajo de tesis de doctorado en electroquímica pretende contribuir con conocimientos en el área de la electrocatálisis. Se estudiaron las reacciones de evolución de oxígeno (OER) y de reducción de oxígeno (ORR) sobre óxidos con estructura de perovskita (ABO3). Estas reacciones han sido ampliamente estudiadas en diversos de materiales; sin embargo, existe muy poca información del desempeño intrínseco del óxido, el efecto del método de síntesis y si para ambas reacciones (OER/ORR) existe un efecto directo de los defectos estructurales, como lo son las vacancias de oxígeno (Ov), o no. Lo anterior representa el principal motivo para el estudio al presente trabajo.
The present PhD thesis aims to provide knowledge to better understand two of the main reactions in electrocatalysis: the oxygen evolution and the oxygen reduction reactions (OER and ORR, respectively). Insight into both reactions was achieved by using a perovskite oxide (ABO3) electrocatalyst.
Se desarrolla un modelo para la caracterización electroquímica de electrodos.
Oxidos, Reacción de Evolución de Oxígeno, Reacción de Reducción de Oxígeno, Medio alcalino.
Oxides, Oxygen Evolution Reaction, Oxygen Reduction Reaction, Alkaline Medium
Fabricación de recubrimientos poliméricos mediante electrohilado para la fabricación de supercapacitores
Get PDFEn este trabajo se llevó a cabo la construcción de un supercapacitor (SC) a base de electrodos fabricados a partir de fibras de polianilina (PAni) por medio de la técnica de electrohilado y su comparativo con SC fabricados con películas del mismo material. También se utilizó una combinación de polímeros poliéster sulfona (PES) y poliacrilonitrilo (PAN) fabricados por la misma técnica que los electrodos, fungiendo como separador y una solución de H2SO4 a 1 Molar como electrolito. Las fibras de electrodo por medio de la técnica electrohilado se logró a través de un reticulante de poli (óxido de etileno) (PEO) en una relación (93-7). Las pruebas electroquímicas arrojaron valores de capacitancia de 220 F/g a una velocidad de barrido de 5mV/s: con el fin de comparar los resultados obtenidos con otros reportados en la literatura, se realizaron películas del mismo material sobre una superficie de acero inoxidable de dos centímetros de diámetro por medio de la técnica de drop casting, con esta configuración se obtuvo una capacitancia de 125 F/g velocidad de barrido de 5mV/s. En las pruebas electroquímicas realizadas con las fibras de PAni-PEO (93-7) se logró obtener mejores resultados debido a que las fibras proporcionan mayor área superficial que una película por tanto genera una mayor área de contacto. El estudio demostró que los materiales poliméricos conductores utilizados como fibras mediante la técnica de electrohilado y un separador fabricado con la misma técnica son una alternativa para construir supercapacitores flexibles que puedan sustituir el uso de componentes tóxicos y corrosivos presentes en baterías y supercapacitores actuales.
Keywords: Polymers , Energy Storage, Supercapacitors , Electrospinning, Polímeros, almacenamiento de energía, Supercapacitores, electrohilad
Síntesis de nanomateriales para baterías zinc - aire que operan con membranas poliméricas gelificadas
Get PDFEn este trabajo se presenta la metodología para la síntesis de membranas poliméricas gelificadas con poliácido acrílico y alcohol de polivinilo para su modificación con nanopartículas higroscópicas con la finalidad de aumentar su capacidad de retención de electrolito y disminuir su taza de evaporación cuando son utilizadas en una batería recargable Zinc – aire flexible. Las membranas sintetizadas por medio de la técnica de evaporación de solvente y modificadas con nanopartículas de óxidos de silicio presentan una mejora en la capacidad de retención de hasta 572 % añadiendo nanoesferas de silicio al 5 % en peso y con tamaño nominal de 107 nm. También se sintetizaron óxidos tipo espinela con Co, Cu y Mn para uso como electrocatalizador de las reacciones de reducción y evolución de oxígeno en baterías Zinc – Aire.
Las membranas fueron caracterizadas fisicoquímicamente vía espectroscopia infrarroja y Raman, y microscopia electrónica de barrido. Con lo cual se verifica la homogeneidad y la correcta modificación de la membrana. Mientras que, las espinelas fueron caracterizadas por medio de difracción de rayos X y microscopia electrónica de transmisión y de barrido. Con las cuales se confirmó la estructura cristalina tipo AB2X4 (A=catión 2+, B=catión 3+, X= oxígeno).
La cinética de los electrocatalizadores se evaluó utilizando voltamperometría lineal de disco rotatorio. Y finalmente, para evaluar el desempeño de la membrana modificada y del catalizador, se realizaron pruebas en modo batería con un dispositivo con arreglo de tipo sándwich. El rendimiento en modo batería fue excelente comparado con una batería con membrana sin modificar y un cátodo con Pt, alcanzando en la descarga los 100 mA cm-2 con un OCP de 1.44 V para la batería modificada y 50.02 mA cm-2 obtenidos con la membrana sin modificar. Además, se duplicaron los ciclos de carga/descarga al disminuir su brecha de potencial de 0.72 V a 0.35 V con la membrana modificada, esto debido a la alta capacidad de retención de electrolito con la incorporación de nanopartículas de SiO2.
This work presents a synthesis method to obtain a gel polymeric membrane with polyacrylic acid and polyvinyl alcohol for their modification with hygroscopic nanoparticles to increase their electrolyte retention capacity and decrease evaporation rate when used in rechargeable battery Zinc.Keywords: Energy Storage, Battery Energy Storage, Membrana, Electrocatalizador. Almacenamiento de enegía, Almacenamiento de energía de la baterí
Desarrollo de un sensor de microondas basado en un resonador Circular-SRR modificado con un IDC como estrategia de aumento de sensitividad en la detección de contaminantes orgánicos en agua.
Get PDFEsta tesis presenta el diseño, fabricación, optimización y caracterización de un sensor basado en el principio de resonancia a una frecuencia de operación de 1.8 GHz dentro del rango de las microondas. El sensor permite detectar los cambios en la permitividad de agua con contaminantes orgánicos al estar en contacto con el área de mayor intensidad del campo eléctrico. El diseño del sensor está basado en un resonador Circular-SRR con IDC insertado en la brecha del anillo exterior.
This thesis presents the design, fabrication, optimization and characterization of a sensor based on the resonance principle at an operating frequency of 1.8 GHz within the microwave range. The sensor allows detecting changes in the permittivity of water with organic contaminants when is palced into contact with the area of higher intensity of electric field. The sensor design is based on a Circular-SRR resonator with IDC inserted in the outer ring gap.
Keywords: Sensors, Water Quality, Resonator, Microwave; Sensores, calidad del agua, resonador, microonda
Desarrollo de nuevos recubrimientos poliméricos por técnicas de deposición en fase vapor para la generación de películas delgadas con potencial aplicación para la industria
Get PDFPara el desarrollo de este trabajo, se aborda la técnica de deposición por plasma frio (PAPVD) como una nueva técnica para la deposición de polímeros, haciendo un mejoramiento en la técnica e implementando un diseño interno del equipo. El polímero, que se estudiara será el polipirrole (PPy) que tiene propiedades de conducción eléctrica y que puede modificarse se llevo a cabo un estudio de polimerización. A través de la formación de recubrimientos conductores y capacitores se mejore la superficie proporcionando un área de oportunidad para el desarrollo de este proyecto.
Keywords: Energías alternativas, Recubrimientos Anticorrosivos Orgánicos e Inorgánicos, Deposición por plasma frío , Polimerización por vía plasma, Películas conductoras capacitivas, Recubrimientos poliméricos, Películas conductoras capacitivas, Recubrimientos poliméricos; Cold plasma deposition, Plasma polymerization, Capacitive conductive films, Polymeric coatings