Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales
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- Electrodepósito de Neodimio a partir de desechos electrónicos empleando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-05-20) Hernández Pérez, DavidEn este trabajo se estudió la electrodeposición de neodimio (Nd) a partir de imanes permanentes de Nd-Fe-B, utilizados en discos duros de computadora que han llegado al final de su vida útil, se realizaron los estudios utilizando como electrodo de trabajo carbono vítreo (GC) empleando un Disolvente Eutéctico Profundo (DES) compuesto por cloruro de colina y urea conocido como (reline), además un segundo de cloruro de colina y etilenglicol (ethaline). Las técnicas electroquímicas empleadas para dicho estudio son: primero el uso de voltamperometría cíclica con la finalidad de determinar potenciales de reducción de neodimio, posteriormente mediante cronoamperometría se aplicaron pulso de potencial constante en la zona catódica determinada con la técnica anterior para obtener los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a un tiempo fijo de 10 segundos. Se utilizaron las temperaturas de trabajo de 25, 40 y 70°C. Con modelos físico matemáticos se calcularon parámetros cinéticos analizando las familias experimentales de transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a las diferentes temperaturas, los cuales son: el coeficiente de difusión, D, frecuencia de nucleación, A, además de la densidad numérica de sitios activos, N0. Finalmente se caracterizaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (SEM), y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) la microestructura de las partículas metálicas y la composición elemental de los depósitos de Nd sobre el electrodo de carbono vítreo.
- Electrodepósito de aleaciones hierro-níquel y níquel-cobalto obtenidas en un disolvente eutéctico profundo bajo la influencia de campo magnético(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Sánchez Vite, José EnriqueEn el presente estudio de investigación, se llevó a cabo la deposición electroquímica de elementos metálicos como hierro (Fe), níquel (Ni), cobalto (Co), y las aleaciones hierro-níquel (Fe-Ni), y níquel-cobalto, (Ni-Co) sobre un sustrato de carbono vítreo. Para lograr esto, se empleó una solución electrolítica basada en una mezcla eutéctica (DES) compuesta por cloruro de colina (ChCl) y urea (U), en una proporción molar de 1:2. La electrodeposición de los metales y las aleaciones se llevó a cabo bajo la influencia de un campo magnético externo constante de 1.48x10-4 T, generado por una bobina eléctrica conectada a una fuente de alimentación de 3.15 A y una temperatura de 70 °C. La reducción electroquímica de metales y aleaciones se realizó a una concentración de 50 mM para cada una de las especies electroactivas; en el caso de los medios electrolíticos que contenían ambos metales, se utilizó la misma concentración de 50 mM para cada uno de los metales involucrados. Se utilizaron técnicas electroquímicas, específicamente vcíclica y cronoamperometría, en cada sistema estudiado. La voltamperometría cíclica se empleó para determinar el rango de potencial en el cual ocurre la reducción de los iones de Fe(II), Ni(II) o Co(II), así como de otros componentes si estaban presentes, hasta alcanzar un potencial lo suficientemente negativo para lograr la deposición de los cationes metálicos sobre el sustrato de carbono vítreo. Los potenciales utilizados en los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente se seleccionaron con base en la información obtenida de las voltamperometrías cíclicas, identificando los puntos donde se observó la reducción de los iones metálicos (Ni (II), Co (II) y Fe (II)). Se analizaron los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente obtenidos con base en el intervalo de potencial donde se produce la electroreducción del Ni, Co y Fe, así como , y las aleaciones Fe-Ni, y Ni-Co, esto con la finalidad de conocer los mecanismos de nucleación y crecimiento en el electrodo de carbono vítreo empleado. También, se analizó la influencia del campo magnético constante en la nucleación y crecimiento de los metales, y las aleaciones de estudio antes mencionadas. El análisis muestra que esta perturbación externa aumenta la tasa de deposición de los metales lo que podría conducir a la formación de depósitos de grano más fino; así mismo se presenta una mejora significativa en el transporte masivo de las especies electroactivas hacia la superficie del electrodo.
- Recuperación electroquímica de metales a partir de baterías de iones de litio de desecho empleando como medio lixiviante Disolventes Eutécticos Profundos (DES)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-04) Sampayo Garrido, Alan AerthonEl presente trabajo se centra en el desarrollo de un proceso de reciclaje respetuoso con el medio ambiente para la recuperación de cobalto como producto de valor agregado a partir de las baterías de iones de litio (LiBs) gastadas con un disolvente eutéctico profundo, DES, formado por cloruro de colina y urea también llamado reline. El DES realiza la función de ser un medio lixiviante selectivo para extraer iones de Co (II) del LiCoO₂ proveniente de los polvos catódicos, obteniendo el Co metálico en fase solida sobre un electrodo de carbono vitreo. Además, se determinaron los parámetros cinéticos y termodinámicos del proceso de nucleación y crecimiento de los cúmulos metálicos de cobalto sobre carbono vítreo mediante modelos que involucran la nucleación 3D y el crecimiento controlado por difusión. Finalmente, se llevó a cabo la caracterización de los depósitos formados, mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopia dispersiva de rayos X y espectroscopía de fotoelectrones emitidos por Rayos X.
- Recuperación de metales a partir de baterías níquel-hidruro metálico usando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2018-09) Landa Castro, MidoriEl presente proyecto de investigación, se enfocó en el recobró de la aleación Co-Ni a partir de la lixiviación de los electrodos de las baterías Níquel-Metal Hidruro, Ni-MH, por medio de disolventes eutécticos profundos (DEP) a base de cloruro de colina (ChCl). Estos DEP no representan un problema de contaminación para el medio ambiente, porque son biodegradables. Se ha probado que los DEP disuelven óxidos metálicos, tomando lo anterior como una ventaja, en esta investigación la lixiviación fue realizada usando DEP a temperatura constante y tiempo variable del proceso. Los lixiviados de los polvos de los cátodos fueron analizados mediante espectroscopía de absorción atómica, donde el lixiviado de 24 h a 95 °C presentó 84% de Ni y 53.1% de Co con respecto a la capacidad lixiviante de una disolución acuosa de 2.0 M H2SO4. A los lixiviados se estudiaron usando técnicas electroquímicas, Voltamperometría Cíclica (VC) y Cronoamperometría (CA), para la obtención de los transitorios potenciostáticos de corriente de cada DEP a base de ChCl. A partir de estos resultados se determinó la cinética de nucleación y crecimiento de la aleación Co-Ni sobre el electrodo de carbón vítreo. Se muestra que los transitorios son descritos por un modelo que involucra la presencia de dos procesos que ocurren simultáneamente; la electroformación de la aleación Co-Ni mediante la nucleación y crecimiento controlado por la difusión de fases bimetálicas [1] y la reducción de agua residual en el DEP [2] sobre la superficie en crecimiento de estos núcleos. Los electrodepósitos fueron caracterizados por Espectroscopía de Energía Dispersa de Rayos X (EDX) y Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), donde se revela la presencia de la aleación Co-Ni con morfología esférica. Más aún, el estudio electroquímico de cada metal (Co y Ni) por separado a las mismas condiciones que los lixiviados, confirma la electrodeposición de la aleación. También, el electrodepósito de Co fue estudiado a partir del DEP en diferentes sustratos, carbón vítreo, Au/Ti/Si y Pt policristalino. Los transitorios potenciostáticos de corriente obtenidos con el electrodo de carbón vítreo fueron analizados con el modelo de Palomar-Pardavé et al, mientras que los transitorios con los electrodos de Au/Ti/Si y Pt policristalino fueron ajustados con el modelo descrito por Mejía-Caballero et al. La caracterización por MEB del electrodepósito de Co sobre Au/Ti/Si, muestra una morfología de laminillas entre cruzadas dando una forma reticular, de aspecto tridimensional, 3D. El patrón de DRX y las mediciones de Espectroscopía de Fotoelectrones Emitidos de Rayos X (XPS) realizado a la misma muestra tiene picos asociados al Co hexagonal. Los electrodepósitos preparados a potenciales más negativos que el máximo catódico, muestran la presencia de complejo de hidróxido de cobalto, Co(OH)2 tanto en DRX como en XPS, que confirma el modelo utilizado para su análisis de nucleación y crecimiento de cúmulos metálicos con la reducción de agua.