1. RIUdeG
  2. Tesis
  3. Doctorado
  4. CUCEI
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/92390
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dc.contributor.authorGonzález Meza, Omar Alejandro
dc.date.accessioned2023-06-19T17:58:18Z-
dc.date.available2023-06-19T17:58:18Z-
dc.date.issued2023-01-13
dc.identifier.urihttps://wdg.biblio.udg.mx
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/92390-
dc.description.abstractEn este trabajo, se proponen estrategias para modelar y describir matemáticamente el comportamiento del transporte de carga que ocurre en sistemas reversibles en estado sólido, tanto para la técnica de voltamperometría cíclica como para la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica. Los modelos generados y su adecuado ajuste con datos experimentales en los sistemas NiHCF/KNO3 y CTAFeIII/KNO3 evidencian la bondad de los modelos propuestos y dejan en evidencia que debe evitarse utilizar modelos matemáticos diseñados para sistemas en fase acuosa como la ecuación de Randles-Ševčík y el elemento de Warburg.
dc.description.tableofcontents1 Introducción ................................................................................................... 14 1.1 Objetivo general. .................................................................................................... 19 1.1.1 Objetivos específicos...................................................................................... 19 1.2 Justificación............................................................................................................ 20 2 Antecedentes ................................................................................................ 21 3 Marco teórico ................................................................................................. 27 3.1 Ley de Ohm y su relación con otros fenómenos físicos ....................................... 28 3.1.1 Las Leyes de Kirchhoff ................................................................................... 29 3.1.1.1 Las leyes de Kirchhoff para circuitos en serie............................................ 30 3.1.1.2 Las leyes de Kirchhoff para circuitos en paralelo ...................................... 31 3.2 Voltamperometría cíclica ....................................................................................... 32 3.2.1 La ecuación de Randles-Ševčík ..................................................................... 33 3.3 Espectroscopia de impedancia electroquímica ..................................................... 35 3.3.1 Representación e interpretación de los espectros de impedancia ................ 37 3.3.1.1 Diagramas de Nyquist ................................................................................ 38 3.3.1.2 Diagramas de Bode-módulo y Bode-fase .................................................. 38 3.3.2 Relación entre frecuencia y frecuencia angular ............................................. 39 3.3.3 Limitaciones y ventajas de la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica....................... 40 3.3.4 Elementos pasivos ......................................................................................... 40 3.3.4.1 Resistencia eléctrica ................................................................................... 41 3.3.4.2 Capacitores ................................................................................................. 42 3.3.4.3 Inductores ................................................................................................... 43 3.3.5 El elemento de Warburg ................................................................................. 44 3.3.6 Difusión en capa finita .................................................................................... 48 3.3.6.1 Difusión en capa finita transmisiva ............................................................. 49 3.3.6.2 Difusión en capa finita reflectiva ................................................................. 51 3.3.7 Elemento de fase constante ........................................................................... 53 3.3.8 Circuito de Randles ........................................................................................ 54 3.3.9 Parámetros para cuantificar la bondad de ajuste .......................................... 55 3.3.10 Métodos para el ajuste de datos de impedancia. .......................................... 56 3.3.10.1 Método de Levenberg-Marquardt ........................................................... 57 3.3.10.2 Método de la región de confianza reflectiva ........................................... 59 3.4 Hexacianoferratos de metales de transición ......................................................... 59 3.4.1 Modelado de la transferencia de carga en hexacianoferratos de metales de transición ..................... 60 3.4.1.1 El efecto de la geometría ............................................................................ 61 3.4.1.2 Contribución de las especies sólidas a la transferencia de carga. ............ 62 3.4.1.3 Análisis termodinámico ............................................................................... 63 3.5 Método de líneas para solución de sistemas de EDP .......................................... 64 4 Metodología ................................................................................................... 67 4.1 Solución de los modelos propuestos ..................................................................... 68 4.2 Síntesis del hexacianoferrato de níquel ................................................................ 69 4.3 Electrodos modificados .......................................................................................... 69 4.3.1 Preparación de electrodos de pasta de carbono modificados con hexacianoferrato de níquel. ............ 69 4.4 Montaje experimental ............................................................................................ 70 4.4.1 Voltamperometría cíclica para hexacianoferrato de níquel ........................... 70 4.4.2 Espectroscopia de impedancia electroquímica para hexacianoferrato de níquel 70 5 Resultados .................................................................................................... 71 5.1 Voltamperometría cíclica ....................................................................................... 72 5.1.1 Voltamperometría cíclica para reacciones de inserción en hexacianoferratos 72 5.1.2 Planteamiento y solución analítica del problema de difusión en coordenadas rectangulares despreciando la contribución de las especies sólidas. ......................... 75 5.1.3 Planteamiento y solución analítica del problema de difusión en coordenadas esféricas despreciando la contribución de las especies sólidas. ................................. 80 5.1.4 Planteamiento del problema de difusión para voltamperometría cíclica considerando la variación de la actividad de las especies sólidas en coordenadas rectangulares. ...................................................... 83 5.1.5 Planteamiento del problema de difusión para voltamperometría cíclica considerando la variación de la actividad de las especies sólidas en coordenadas esféricas. ........................................................... 94 5.2 Espectroscopia de impedancia electroquímica ..................................................... 96 5.2.1 Planteamiento del problema de difusión en la solución en coordenadas rectangulares. ....................... 99 5.2.2 Planteamiento del problema de difusión en la solución en coordenadas esféricas. .............................. 100 5.2.3 Planteamiento del problema de difusión en la matriz cristalina para espectroscopia de impedancia electroquímica con capa finita reflectiva. ................. 102 5.2.4 Función de transferencia para coordenadas rectangulares ........................ 103 5.2.5 Función de transferencia para coordenadas esféricas ................................ 105 5.2.6 Ajuste de datos experimentales. .................................................................. 106 5.2.6.1 Datos experimentales ajustados para coordenadas rectangulares......... 106 5.2.6.2 Datos experimentales ajustados para coordenadas esféricas ................ 109 5.3 Implementación de los modelos en otros sistemas ............................................ 117 6 Conclusiones ............................................................................................... 122 7 Anexos ........................................................................................................ 124 7.1 Glosario de Variables .......................................................................................... 125 7.2 Tablas para discretización de derivadas por diferencias finitas ......................... 130 7.3 Códigos de MatLab empleados ........................................................................... 131 7.3.1 Código para la simulación de Voltamperogramas ciclícos .......................... 131 7.3.2 Código para la simulación y ajuste de parámetros para espectroscopia de impedancia electroquímica ...... 132 8 Referencias ................................................................................................. 136
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subjectPar Redox Ferro/ferricianuro
dc.titleModelado del comportamiento electroquímico de sistemas nanoestructurados basados en el par redox Ferro/Ferricianuro
dc.typeTesis de Doctorado
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderGonzález Meza, Omar Alejandro
dc.coverageGUADALAJARA, JALISCO
dc.type.conacytdoctoralThesis
dc.degree.nameDOCTORADO EN CIENCIAS EN INGENIERIA QUIMICA
dc.degree.departmentCUCEI
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara
dc.rights.accessopenAccess
dc.degree.creatorDOCTORADO EN CIENCIAS EN INGENIERO EN QUIMICA
dc.contributor.directorBárcena Soto, Maximiliano
dc.contributor.codirectorGutiérrez Becerra, Alberto
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