Estudio de electrocodeposición de Mo-Re-W en cátodos de titanio en presencia de níquel

Abstract

En este trabajo de tesis se estudió la electrocodeposición de Mo-Re-W sobre cátodos de titanio desde soluciones con 0,01 g L-1 de níquel. Para ello se usó un sistema electroquímico compuesto por un electrodo de trabajo de titanio de 1 cm2 y un contraelectrodo de platino de 4 cm2, los que se conectaron a un rectificador y se sumergieron en una celda que puede contener diferentes electrolitos, a distintas concentraciones de iones de molibdeno, renio y tungsteno. Además de variar la concentración de los metales nombrados anteriormente, también se varió la temperatura de 20 a 45 °C, la agitación de 200 a 300 rpm y la densidad de corriente de 200 a 400 A m-2, para ver como influían estas variables en la composición química y en la morfología de los codepósitos, los que se analizaron posteriormente mediante SEM y EDS. Los análisis EDS indicaron que al aumentar la temperatura, aumenta el porcentaje en peso de molibdeno entre un 14 y un 27%, aproximadamente. También al aumentar la agitación, mayor es la proporción en peso de molibdeno en el codepósito, aumentando hasta un 15%, aproximadamente. Por otra parte, no se encontró una relación proporcional entre la concentración de los elementos en solución y el porcentaje en peso de estos metales en el codepósito, pero sí se detectó que al aumentar el molibdeno y/o renio en solución, aumenta el porcentaje en peso de molibdeno en el codepósito. Con respecto a la densidad de corriente, esta se aumentó de 200 a 400 A m-2, lo que produjo un aumento en peso de molibdeno, renio y tungsteno en el codepósito. El análisis SEM detectó fracturas que se relacionan con la evolución de hidrógeno o la pérdida de moléculas de agua de algún óxido hidratado durante la codeposición o secado del electrodo; también se detectó la presencia de núcleos con alto porcentaje en peso de renio, cuyo crecimiento se ve afectado por la agitación del sistema, no encontrando una relación con las otras variables estudiadas. Se calculó indirectamente la masa de los codepósitos debido a que ésta era imperceptible por la balanza. Para ello se midieron mediante SEM los espesores de los codepósitos y se realizó un estudio de voltametrías cíclicas para determinar el número de electrones de las semirreacciones que tienen una alta probabilidad de ocurrir en la electrocodeposición de Mo-Re-W, y de esta forma, poder calcular la corriente experimental a través de la ecuación de Faraday. Los espesores obtenidos varían entre 0,21 y 7,05 µm, indicando que las especies involucradas en el proceso de codeposición de Mo-Re-W presentan diferentes tasas de deposición, no encontrando una clara dependencia con las variables estudiadas. En el estudio de voltametrías cíclicas se concluyó que las semirreacciones que tienen una alta probabilidad de ocurrir son las asociadas a las reducciones de los iones MoO42-, ReO4- y WO42- a los óxidos MoO2, ReO2 y WO2, respectivamente. Las masas calculadas (entre 0,18 y 11,42 mg), se encuentran sobreestimadas debido a que se consideró que la densidad del depósito estaba asociada a las especies en su estado puro. Las eficiencias de corriente obtenidas están en el rango de 0,01 y 0,4% y los CEE se encuentran entre 26 y 2059 kWh kg-1. El alto grado de variabilidad de la eficiencia y el CEE se debe a la sobrestimación de la masa. Los potenciales de celda calculados varían entre 2,9 y 4,98 V, debido a las diferentes concentraciones de iones en solución, temperatura y densidad de corriente utilizadas.