{"id":131770,"date":"2012-11-06T09:05:35","date_gmt":"2012-11-06T08:05:35","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131770"},"modified":"2012-11-06T09:05:35","modified_gmt":"2012-11-06T08:05:35","slug":"microscopia-electroquimica-de-sonda-proxima-secm-una-tecnica-prometedora-para-ver-el-interior-de-los-dispositivos-de-almacenamiento-electroquimico-de-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2012\/11\/06\/131770","title":{"rendered":"Microscop\u00eda electroqu\u00edmica de sonda pr\u00f3xima (SECM): Una t\u00e9cnica prometedora para \u201cver\u201d el interior de los dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda."},"content":{"rendered":"

Autora: S\u00fcheda Isikli. Instituto IMDEA Energ\u00eda<\/strong><\/p>\n

Las t\u00e9cnicas de microscop\u00eda de sonda pr\u00f3xima (SPM)- microscop\u00eda de efecto t\u00fanel, microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica, microscop\u00eda de fuerza el\u00e9ctrica y magn\u00e9tica, microscop\u00eda electroqu\u00edmica, etc.- son herramientas muy \u00fatiles en la caracterizaci\u00f3n de materiales, de manera que se usan tanto en investigaci\u00f3n b\u00e1sica como en investigaci\u00f3n aplicada e incluso en innovaci\u00f3n industrial. Por tanto, estas microscop\u00edas tienen un papel fundamental en la caracterizaci\u00f3n local de las propiedades de los dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda, que se percibe como el siguiente paso necesario para la mejora de los mismos, dado que actualmente los materiales que los componen son nanoestructurados.<\/em><\/strong><\/p>\n

<\/em><\/strong><\/p>\n

La microscop\u00eda electroqu\u00edmica de sonda pr\u00f3xima (SECM) es \u00fatil para el estudio local de estucturas y procesos, llegando a resoluciones submicrom\u00e9ticas. Desde su descubrimiento a finales de los 80 se ha usado su alta resoluci\u00f3n espacial y su posibilidad de an\u00e1lisis cualitativo y cuantitativo para caracterizar una gran variedad de procesos electroqu\u00edmicos1-2<\/sup>.<\/p>\n

La SECM usa un ultramicroelectrodo (UME) como su \u201cpunta<\/strong>\u201d <\/strong>(Fig.1a) que, en analog\u00eda a las otras microscop\u00edas de sonda pr\u00f3xima, se posiciona cerca del sustrato. La Figura 1b ilustra un montaje experimental t\u00edpico de SECM.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

 <\/p>\n

Figura 1.<\/strong> Representaci\u00f3n de una SECM: punta (a); y montaje experimental (b).<\/em><\/strong><\/p>\n

La respuesta electroqu\u00edmica (normalmente en forma de corriente medida) proporciona informaci\u00f3n sobre propiedades locales como topograf\u00eda o reactividad3<\/sup>. La SECM puede operar en varios modos. Para el estudio de superficies de electrodos, el UME se puede usar para detectar electroqu\u00edmicamente el producto detectado en la superficie del electrodo, en lo que se llama el modo de trabajo de generaci\u00f3n en la superficie y recolecci\u00f3n en la punta (SG\/TC). En este modo la punta genera una especie R por reducci\u00f3n de una especie O que est\u00e1 en disoluci\u00f3n; la especie R difunde hacia el sustrato y se reoxida a O (Fig2a); el otro modo es el de generaci\u00f3n en la punta y recolecci\u00f3n en el sustrato (TG\/SC), en el que O se electrogenera en la superficie del sustrato y se detecta en la punta.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

 <\/p>\n

Figura 2<\/strong>. Ilustraci\u00f3n esquem\u00e1tica del modo: TG\/SC (A) y SG\/TC (B) 4<\/sup>.<\/p>\n

 <\/p>\n

En un experimento en el modo de retroalimentaci\u00f3n la punta se sumerge en una disoluci\u00f3n que contiene un mediador redox (como por ejemplo una especie oxidable R). Cuando se aplica a la punta un potencial suficientemente positivo, R se oxida a una velocidad que viene determinada por la difusi\u00f3n de R a la superficie del UME. Cuando la punta se encuentra a una distancia de la superficie de un sustrato conductor que es del orden de unos pocos radios de punta (Fig.3a), la especie O que se forma en la reacci\u00f3n difunde hacia el sustrato, donde se puede volver a reducir a R. Este proceso produce un flujo adicional de R hacia la punta cuando el sustrato es conductor el\u00e9ctrico que se llama \u201cretroalimentaci\u00f3n positiva\u201d. Si el sustrato es un aislante el\u00e9ctrico inerte, la especie generada en la punta no puede reaccionar en su superficie porque el aislante bloquea la difusi\u00f3n de especies R hacia la superficie de la punta. A esto se le llama \u201cretroalimentaci\u00b4n negativa\u201d (Fig.3b) 4<\/sup>.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a><\/strong><\/p>\n

Figura 3<\/strong>. Modos de retroalimentaci\u00f3n en SECM: positivo (a) y negativo (b) 4<\/sup>.<\/p>\n

La SECM se ha usado mucho por ejemplo para la exploraci\u00f3n de electrocatalizadores para las reacciones de oxidaci\u00f3n y evoluci\u00f3n de hidr\u00f3geno (HOR\/HER) y las reacciones de reducci\u00f3n y evoluci\u00f3n de ox\u00edgeno (ORR\/OER), que son de inter\u00e9s para el desarrollo de dispositivos energ\u00e9ticos electroqu\u00edmicos como las pilas de combustible de membrana de intercambio prot\u00f3nico (PEMFC) y las bater\u00edas de metal-aire.<\/p>\n

Por ejemplo, la reducci\u00f3n electroqu\u00edmica del ox\u00edgeno molecular es uno de los procesos m\u00e1s importantes para la conversi\u00f3n de energ\u00eda. La investigaci\u00f3n de electrocatalizadores activos para esta reacci\u00f3n es importante para mejorar el rendimiento de las pilas de combustible y las bater\u00edas de metal-aire. En medio \u00e1cido se suele usar platino como electrocatalizador, pero la investigaci\u00f3n reciente se centra en metales no tan nobles (Au, Ag, Ni) y sus \u00f3xidos en medio alcalino. Se requiere un mejor conocimiento de los mecanismos de reacci\u00f3n para evitar la degradaci\u00f3n de los electrodos y aumentar la eficiencia de los dispositivos.<\/p>\n

LA SECM, como una herramienta diagn\u00f3stica a\u00fan en fase de desarrollo, puede ayudar a que la industria entienda los mecanismos en la nano-escala que pueden degradar el rendimiento de dispositivos energ\u00e9ticos electroqu\u00edmicos como las bater\u00edas, ayudando a que los fabricantes de bater\u00edas puedan usar esta informaci\u00f3n para evaluar nuevas qu\u00edmicas con materiales menos costosos y que puedan dar lugar a mayores densidades de energ\u00eda.<\/p>\n

1)\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 A.J. Bard , F.R.F. Fan , J. Kwak , O. Lev , Anal. Chem. <\/em>61<\/strong>, 132 (1989).<\/p>\n

2)\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 J. Kwak , A.J. Bard , Anal. Chem. <\/em>61 <\/strong>, 1794 ( 1989 ).<\/p>\n

3)\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 S.C.S. Lai, J.V. Macpherson, P.R. Unwin,<\/strong> Mrs Bulletin.37<\/strong>, 668 (2012)<\/p>\n

P.S, Fran\u00e7ois O. Laforge, M.V. Mirkin, Phys. Chem. Chem. Phys.,9, 802\u2013823 (200<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autora: S\u00fcheda Isikli. Instituto IMDEA Energ\u00eda Las t\u00e9cnicas de microscop\u00eda de sonda pr\u00f3xima (SPM)- microscop\u00eda de efecto t\u00fanel, microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica, microscop\u00eda de fuerza el\u00e9ctrica y magn\u00e9tica, microscop\u00eda electroqu\u00edmica, etc.- son herramientas muy \u00fatiles en la caracterizaci\u00f3n de materiales, de manera que se usan tanto en investigaci\u00f3n b\u00e1sica como en investigaci\u00f3n aplicada e incluso en innovaci\u00f3n industrial. Por tanto, estas microscop\u00edas tienen un papel fundamental en la caracterizaci\u00f3n local de las propiedades de los dispositivos de almacenamiento electroqu\u00edmico de energ\u00eda, que se percibe como el siguiente paso necesario para la mejora de los mismos, dado que actualmente los materiales\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,1784,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131770"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131770"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131770\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131778,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131770\/revisions\/131778"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131770"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131770"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131770"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}