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Evaluación de la corrosión de una aleación Pb-Ca-Sn por medio de técnicas electroquímicas
En el presente trabajo, se evaluó la influencia del aumento de la temperatura en la velocidad de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn, componente primario de la rejilla negativa de una batería de arranque de automóvil, mediante técnicas electroquímicas: RPL, curvas potenciodinámicas, Tafel y EIS. Mediante microscopia óptica, SEM-EDS y DRX, se caracterizaron los compuestos formados sobre las rejillas durante los ensayos. La capa pasiva formada sobre las rejillas empleadas como cátodo y ánodo en baterías de plomo-ácido, permite el anclaje en la interfase rejilla-PAM (Material Activo Positivo) o NAM (Material Activo Negativo). Un mal proceso de formación de esta capa ocasiona el desprendimiento del PAM/NAM, conduciendo a fallas prematuras. La temperatura influye directamente sobre la cinética de degradación y la termodinámica de las reacciones redox que tienen lugar en el sistema rejilla-PAM/ NAM. Un incremento en la temperatura produce variaciones en la composición química, favoreciendo la formación de mezclas de óxidos y sulfatos en la interfase rejilla-PAM/NAM, cuyo volumen y estructura porosa la hace susceptible a fallas por esfuerzos triaxiales sobre la interfase, produciendo grietas y el desprendimiento del PAM o NAM y disminuyendo el tiempo de vida útil de la batería. Se encontró que las aleaciones Pb-Ca-Sn en solución 0,5M de H2SO4 forman un sistema multicapa comprobándose con base en los resultados obtenidos de EIS y SEM, con los cuales se detectó una capa compacta de PbO2 y una capa porosa de PbSO4. Al incrementar la temperatura se encontró una capa más porosa de PbSO4, lo cual implica una mayor cinética de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn.
Introducción
Las baterías plomo-ácido, son diseñadas para operar a temperaturas entre -18 y 40°C. La capacidad de la batería se incrementa al aumentar la temperatura; sin embargo, esto no significa que a mayor temperatura se obtenga un mejor desempeño. Si bien, las baterías pueden estar expuestas a un rango entre -20 y 70°C, al alcanzar las temperaturas más elevadas, el proceso electroquímico de óxido-reducción se ve afectado cinética y termodinámicamente, debido a las reacciones de reducción que tienen lugar, como la evolución de hidrógeno, la reducción de iones hidrógeno y la formación de oxidrílos, por la reducción de oxígeno. Bajo las condiciones antes mencionadas, se genera la formación de compuestos como sulfato de plomo (PbSO4) y óxido de plomo (PbOx) con x entre 1 y 2.
Autores: Estupiñán Duran, Hugo A.; Peña Ballesteros, Darío Y.; Quijano, Edison A.; Peñate, Rafael A.
Idioma: Español
Editor: Universidad Industrial de Santander (UIS).
Año: 2014
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY – Atribución
Consultas: 224
Citaciones: ION Vol. 27 Núm. 1
Este documento es un artículo preparado por Hugo A. Estupiñán Duran, quien pertenece al Departamento de Materiales y Minerales de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, Darío Y. Peña Ballesteros, Edison A. Quijano y Rafael A. Peñate, quiénes pertenecen a la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales de la Universidad Industrial de Santander (UIS), artículo publicado en la Revista ION, revista que publica artículos inéditos, originales y de revisión, resultado de actividades científicas y tecnológicas en los campos de la ciencia química e ingeniería, en español, inglés y portugués. Con interés particular en las áreas de: conversión y almacenamiento de energía, bioprocesos, diseño de procesos químicos, catálisis, electrocatálisis, tecnologías verdes, ciencia de la interfaz, ingeniería electroquímica y corrosión, entre otros. Correo de contacto: revistaion@gmail.com.
En: Revista ION.
En el presente trabajo, se evaluó la influencia del aumento de la temperatura en la velocidad de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn, componente primario de la rejilla negativa de una batería de arranque de automóvil, mediante técnicas electroquímicas: RPL, curvas potenciodinámicas, Tafel y EIS. Mediante microscopia óptica, SEM-EDS y DRX, se caracterizaron los compuestos formados sobre las rejillas durante los ensayos. La capa pasiva formada sobre las rejillas empleadas como cátodo y ánodo en baterías de plomo-ácido, permite el anclaje en la interfase rejilla-PAM (Material Activo Positivo) o NAM (Material Activo Negativo). Un mal proceso de formación de esta capa ocasiona el desprendimiento del PAM/NAM, conduciendo a fallas prematuras. La temperatura influye directamente sobre la cinética de degradación y la termodinámica de las reacciones redox que tienen lugar en el sistema rejilla-PAM/ NAM. Un incremento en la temperatura produce variaciones en la composición química, favoreciendo la formación de mezclas de óxidos y sulfatos en la interfase rejilla-PAM/NAM, cuyo volumen y estructura porosa la hace susceptible a fallas por esfuerzos triaxiales sobre la interfase, produciendo grietas y el desprendimiento del PAM o NAM y disminuyendo el tiempo de vida útil de la batería. Se encontró que las aleaciones Pb-Ca-Sn en solución 0,5M de H2SO4 forman un sistema multicapa comprobándose con base en los resultados obtenidos de EIS y SEM, con los cuales se detectó una capa compacta de PbO2 y una capa porosa de PbSO4. Al incrementar la temperatura se encontró una capa más porosa de PbSO4, lo cual implica una mayor cinética de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn.
Introducción
Las baterías plomo-ácido, son diseñadas para operar a temperaturas entre -18 y 40°C. La capacidad de la batería se incrementa al aumentar la temperatura; sin embargo, esto no significa que a mayor temperatura se obtenga un mejor desempeño. Si bien, las baterías pueden estar expuestas a un rango entre -20 y 70°C, al alcanzar las temperaturas más elevadas, el proceso electroquímico de óxido-reducción se ve afectado cinética y termodinámicamente, debido a las reacciones de reducción que tienen lugar, como la evolución de hidrógeno, la reducción de iones hidrógeno y la formación de oxidrílos, por la reducción de oxígeno. Bajo las condiciones antes mencionadas, se genera la formación de compuestos como sulfato de plomo (PbSO4) y óxido de plomo (PbOx) con x entre 1 y 2.
Descripción
En el presente trabajo, se evaluó la influencia del aumento de la temperatura en la velocidad de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn, componente primario de la rejilla negativa de una batería de arranque de automóvil, mediante técnicas electroquímicas: RPL, curvas potenciodinámicas, Tafel y EIS. Mediante microscopia óptica, SEM-EDS y DRX, se caracterizaron los compuestos formados sobre las rejillas durante los ensayos. La capa pasiva formada sobre las rejillas empleadas como cátodo y ánodo en baterías de plomo-ácido, permite el anclaje en la interfase rejilla-PAM (Material Activo Positivo) o NAM (Material Activo Negativo). Un mal proceso de formación de esta capa ocasiona el desprendimiento del PAM/NAM, conduciendo a fallas prematuras. La temperatura influye directamente sobre la cinética de degradación y la termodinámica de las reacciones redox que tienen lugar en el sistema rejilla-PAM/ NAM. Un incremento en la temperatura produce variaciones en la composición química, favoreciendo la formación de mezclas de óxidos y sulfatos en la interfase rejilla-PAM/NAM, cuyo volumen y estructura porosa la hace susceptible a fallas por esfuerzos triaxiales sobre la interfase, produciendo grietas y el desprendimiento del PAM o NAM y disminuyendo el tiempo de vida útil de la batería. Se encontró que las aleaciones Pb-Ca-Sn en solución 0,5M de H2SO4 forman un sistema multicapa comprobándose con base en los resultados obtenidos de EIS y SEM, con los cuales se detectó una capa compacta de PbO2 y una capa porosa de PbSO4. Al incrementar la temperatura se encontró una capa más porosa de PbSO4, lo cual implica una mayor cinética de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn.
Introducción
Las baterías plomo-ácido, son diseñadas para operar a temperaturas entre -18 y 40°C. La capacidad de la batería se incrementa al aumentar la temperatura; sin embargo, esto no significa que a mayor temperatura se obtenga un mejor desempeño. Si bien, las baterías pueden estar expuestas a un rango entre -20 y 70°C, al alcanzar las temperaturas más elevadas, el proceso electroquímico de óxido-reducción se ve afectado cinética y termodinámicamente, debido a las reacciones de reducción que tienen lugar, como la evolución de hidrógeno, la reducción de iones hidrógeno y la formación de oxidrílos, por la reducción de oxígeno. Bajo las condiciones antes mencionadas, se genera la formación de compuestos como sulfato de plomo (PbSO4) y óxido de plomo (PbOx) con x entre 1 y 2.