Guía docente de Electroquímica Aplicada (22011A7)

Tener conocimientos adecuados (nivel Módulo de Formación Básica) sobre:

• Química
• Física
• Matemáticas

Cinética electródica. Instrumentación y técnicas electroquímicas. Convertidores y acumuladores. Células electroquímicas. Corrosión y estabilidad de metales.

Al finalizar esta asignatura el/la estudiante deberá:

• Discutir la naturaleza interdisciplinar de la electroquímica.
• Discutir la complejidad de la estructura de la interfase electrodo-disolución a partir de modelos estructurales.
• Aplicar los principios de la termodinámica a la interfase electrizada.
• Explicar los principios básicos de la cinética electroquímica.
• Analizar el proceso de la corrosión de un metal.
• Discutir los diferentes métodos para prevenir la corrosión de un metal.
• Conocer las aplicaciones de las principales técnicas electroquímicas.
• Explicar los factores fundamentales a considerar en el diseño de un generador electroquímico de energía.
• Conocer las principales aplicaciones de la electroquímica en la industria.

Primera parte: Fundamentos de Electródica.

• Tema 1. La interfase electrizada.
  • Formación de la interfase electrizada. Diferencia de potencial a través de la interfase. Interfases polarizables y no polarizables. Celdas galvánicas y electrolíticas. Ecuación de Nernst. Capacidad diferencial de la interfase. Modelos estructurales. Adsorción por contacto.
• Tema 2. Cinética electroquímica.
  • Conceptos básicos. Transferencia de carga en el electrodo: sobrepotencial de transferencia, ecuación de Butler-Volmer, representaciones de Tafel, resistencia de transferencia de carga. Transporte de materia al electrodo: sobrepotencial de difusión. Relación intensidad de corriente/potencial de una pila.

Segunda parte: Aplicaciones de interés tecnológico.

• Tema 3. Corrosión y estabilidad de los metales.
  • Naturaleza de la corrosión. Termodinámica de la corrosión: diagramas de Pourbaix. Cinética de la corrosión: diagramas de Evans. Factores que determinan la corrosión de un metal. Tipos de corrosión.
• Tema 4. Métodos para proteger la estabilidad de los metales.
  • Inhibición de la corrosión por adición de sustancias. Protección catódica. Pasivación. Protección anódica. Medidas complementarias: selección de materiales, modificación del medio, recubrimientos.
• Tema 5. Conversión y almacenamiento electroquímico de la energía I: Pilas de combustible.
  • Rendimiento de la conversión electroquímica de la energía. Producción de potencia. Electrodos porosos. Pilas de combustible: alcalinas, de ácido fosfórico, de carbonato fundido, de óxido sólido, de membrana de intercambio de protones, de metanol directo, regenerativas, microbianas. Aplicaciones de las pilas de combustible. La economía del hidrógeno.
• Tema 6. Conversión y almacenamiento electroquímico de la energía II: Baterías y Supercondensadores.
  • Baterías: criterios de selección de una batería. Baterías primarias: sistema Zn- MnO2, pila de plata, pilas de litio. Baterías secundarias: de Pb-ácido, de Ni-Cd, de Ni-hidruro metálico, de Zn-aire, de ión litio. Otras baterías en desarrollo. Aplicaciones de las baterías. Supercondensadores. Perspectivas de futuro.
• Tema 7. Otras aplicaciones de la electroquímica.
  • Bioelectroquímica. Electrosíntesis. Electrodeposición. Instrumentación y técnicas electroquímicas. Sensores electroquímicos. Electroquímica ambiental. Fotoelectroquímica.

Seminarios/Talleres:

• Método “casero” para limpiar objetos de plata.
• Análisis completo de una curva potencial/densidad de corriente.
• Termodinámica de la corrosión de un metal: construcción de un diagrama de Pourbaix.
• Cinética de la corrosión de un metal: construcción de un diagrama de Evans.
• Lista de verificación para el control de la corrosión.
• Buenas prácticas para alargar la vida útil de la batería del teléfono móvil.
• Talleres de problemas.

• J. O´M Bockris y A .K. N. Reddy, “Electroquímica Moderna” Vol 2., Barcelona: Reverté, SA, (2003).
• C. M. A. Brett y A. M. Oliveira Brett, “Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications”, Oxford [etc.]: Oxford University Press (1996).
• J. O'M. Bockris y A .K .N. Reddy. “Modern Electrochemistry Vol.2B, Electrodics in Chemistry, Engineering, Biology and Environmental Science”, New York: Kluwer Academic (2004).
• E. Gileadi, “Physical Electrochemistry. Fundamentals, Techniques and Applications”, Weinheim: Wiley-VCH, (2011).

• G. Kreysa, K. Ota y R. F. Savinell Ed., “Encyclopedia of Applied Electrochemistry [Recurso electrónico]”, New York : Springer (2014).
• F. Barbir. “PEM Fuel Cells, 2nd Edition.Theory and Practice” San Diego: Academic Press (2012).
• X. E. Castells y L. Jurado, “El hidrógeno y las pilas de combustible” [recurso electronico], Madrid : Ediciones Díaz de Santos, (2012).
• V. S. Bagotsky, “Fuell Cells: Problems and Solutions”, Chichester: John Wiley and Sons (2012).
• C. D. Rahn and C. Wang. “Battery Systems Engineering”, Chichester: John Wiley and Sons (2013).
• J. Larminie and J. Lowry. “Electric Vehicle Technology Explained” (2ª ed.), Chichester: John Wiley and Sons (2012).
• N. Pérez. “Electrochemistry and Corrosion Science [Recurso electrónico]”, (2ª ed.), Springer (2016).
• A. J. Fernández Romero, J. García Antón y M. A. Rodrigo. "Aplicaciones medioambientales y energéticas de la tecnología electroquímica". Editorial Reverté (2021). https://elibro.net/es/lc/ugr/titulos/195437

• Electrochemistry Encyclopedia
• Centre for Research in Electrochemical Science and Technology (Cambridge Univ.)
• Corrosion Doctors
• Libros virtuales: Más allá de la herrumbre I, II y III. (Javier Ávila / Joan Genescá):
  • Más allá de la herrumbre
  • Más allá de la herrumbre II. La lucha contra la corrosión
  • Más allá de la herrumbre III. Corrosión y medio ambiente
• Engineers Edge Batery Review
• Battery University
• All about electrochemistry

• MD01. Lección magistral/expositiva 
• MD02. Resolución de problemas y estudio de casos prácticos o visitas a industrias 
• MD05. Realización de trabajos o informes de prácticas 

• Ejercicios escritos. Se realizarán tres ejercicios a lo largo del semestre constituidos por cuestiones de respuesta breve basados en cuestionarios de clase (50 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CB2, CB3, CE04).
• Seminarios. Como resultado de cada seminario los/las estudiantes tendrán que entregar un ejercicio final (30 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
• Participación en actividades de clase (20 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).

Examen escrito que constará de:

• Cuestiones de respuesta breve (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG03, CG04, CB2 y CE04).
• Ejercicio práctico relacionado con los contenidos de los seminarios (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
• Problemas numéricos (20% de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).

Examen escrito que constará de:

• Cuestiones de respuesta breve (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG03, CG04, CB2 y CE04).
• Ejercicio práctico relacionado con los contenidos de los seminarios (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
• Problemas numéricos (20% de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).