14.12.2020 - Curtin University

Pequeñas burbujas en los electrodos son la clave para acelerar los procesos químicos

La formación de burbujas en los electrodos, que normalmente se piensa que es un obstáculo, puede ser beneficiosa

Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Curtin ha demostrado que la formación de burbujas en los electrodos, que normalmente se piensa que es un obstáculo, puede ser beneficiosa, con la adición deliberada de burbujas, o gotas de aceite, capaces de acelerar procesos como la eliminación de contaminantes como los hidrocarburos del agua contaminada y la producción de cloro.

La Dra. Simone Ciampi, de la Escuela de Ciencias de la Vida Molecular de Curtin, explicó que muchos procesos industriales son electroquímicos, lo que significa que la reacción química deseada para crear un producto final es asistida por el flujo de corrientes eléctricas.

"Los electrodos ayudan a los químicos a conseguir las reacciones electroquímicas necesarias, como en la purificación de la alúmina, y la tecnología utilizada para producir cloro para piscinas", dijo el Dr. Ciampi.

"A menudo, en el transcurso de su uso, pequeñas burbujas de gas comienzan a formarse en estos electrodos, bloqueando partes de su superficie. Estas burbujas impiden que la solución fresca llegue a los electrodos y, por lo tanto, ralentizan las reacciones necesarias.

"En general se pensaba que estas burbujas esencialmente impedían que el electrodo funcionara correctamente, y que la aparición de las burbujas era algo malo. Sin embargo, nuestra nueva investigación sugiere lo contrario", dijo el Dr. Ciampi.

Utilizando microscopía de fluorescencia, electroquímica y modelización a múltiples escalas, el equipo de investigación demostró que en las proximidades de las burbujas que se adhieren a la superficie de un electrodo, se producen valiosas reacciones químicas en condiciones en las que normalmente tales reacciones se considerarían imposibles.

El co-investigador Dr. Yan Vogel, también de la Escuela de Ciencias Moleculares y de la Vida de Curtin, dijo que fueron estas reacciones "imposibles" que ocurren en la corona de burbujas las que despertaron el interés del equipo, y garantizaron una mayor exploración.

"Revelamos por primera vez que la superficie circundante de una burbuja de electrodos acumula aniones de hidróxido, en concentraciones sorprendentemente grandes", dijo el Dr. Vogel.

"Esta población de iones cargados negativamente que rodea a las burbujas está desequilibrada por iones de signo contrario, lo que era bastante inesperado. Las especies químicas normalmente cargadas en solución suelen estar equilibradas, por lo que este hallazgo nos mostró más sobre la reactividad química de las burbujas.

"Básicamente hemos aprendido que las burbujas de la superficie pueden realmente acelerar las reacciones electroquímicas donde pequeñas moléculas se unen para formar grandes redes de moléculas en un polímero, como en las películas de cámara o dispositivos de visualización como los sensores de glucosa para el control del azúcar en la sangre".

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