Investigadores del grupo GIMAF de la Universidad del Bío-Bío, Marisol Maril, investigadora postdoctoral, y el docente Christopher Salvo, participaron en el desarrollo de un artículo científico enfocado en la producción de hidrógeno verde titulado “Effect of Mg and Ca precipitates in the stability of Fe-Mn-Ni anodes used in alkaline seawater electrolysis”. Además, en este artículo se realizó un trabajo colaborativo con investigadores de la Universidad de Concepción, Pontificia Universidad Católica de Chile y Universidad Libre de Bruselas.
El estudio se centra en el desarrollo de ánodos en base a Fe-Mn-Ni, producidos mediante metalurgia de polvos, en el Laboratorio de Materiales Avanzados Funcionales de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Bío-Bío, mientras que la caracterización electroquímica se realizó en el Departamento de Ingeniería de Materiales de la Universidad de Concepción. Los electrodos fueron testeados en agua de mar simulada que incluyó la adición de 1M KOH y 0.5 NaCl, con el fin de analizar la resistencia a la corrosión a causa del ion cloruro, que es ampliamente conocido como perjudicial debido a su alto potencial para corroer. Adicionalmente, los electrodos fueron testeados en agua de mar real con adición de KOH con el fin de evaluar el efecto de iones adicionales al cloruro, ya que su efecto en los electrodos no ha sido ampliamente estudiado. Se reportó un excelente comportamiento electrocatalítico de los electrodos en el agua de mar simulada, por lo que se concluyó su resistencia al ion cloruro. Sin embargo, al testear los electrodos en agua de mar real se observó una disminución de la eficiencia de los electrodos, lo cual indicaría un efecto negativo de un ion adicional al cloruro. Posteriormente, se procedió a testear los electrodos en una solución de agua de mar simulada que incluía magnesio y calcio, además del cloruro de sodio. Se seleccionaron estos elementos debido a que se encuentran en altas proporciones en el agua de mar. Al testear los electrodos en esta solución se encontró que la capacidad electrocatalítica no disminuyó debido a la presencia del magnesio. Sin embargo, se evidenció que los iones de calcio sí tuvieron un efecto negativo, ya que promueven la corrosión por picaduras. La investigación subraya la necesidad de un análisis más profundo sobre el efecto individual de los iones presentes en el agua de mar en el rendimiento de los electrodos. Este enfoque es esencial para desarrollar materiales de electrodos adecuados que puedan operar eficientemente en condiciones de agua de mar, evitando reacciones corrosivas indeseables.
La producción de hidrógeno verde mediante electrólisis del agua ha ganado relevancia debido a su bajo impacto ambiental. Sin embargo, la escasez de agua dulce ha llevado a los científicos a explorar el uso del agua de mar como una alternativa viable. A pesar de los desafíos presentados por los diversos elementos del agua de mar, este estudio ofrece una prometedora solución al demostrar que es posible optimizar la eficiencia de los electrodos a través de la comprensión y control de los efectos de los iones presentes. Este avance representa un paso importante hacia la producción sostenible de hidrógeno, proporcionando una alternativa viable a la dependencia de combustibles fósiles y contribuyendo a la lucha contra el cambio climático.
Los autores son: Guilherme Oliveira Neves, PhD. Felipe Beltran Ibaca, Ing. Christopher Salvo, PhD. Diego Berti Salvaro, PhD. Cristiano Binder, PhD. Claudio Aguilar, PhD. Daniela Salinas, PhD.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.136880
Revista: Materials Letters.
Artículo publicado el 19 de junio pasado en la revista Materials Letters de la editorial ELSEVIER. Investigación desarrollada principalmente en las dependencias del laboratorio de Materiales de Alto Desempeño y Pulvimetalurgia, junto con la colaboración del Laboratorio LABMAT de la UFSC en Florianópolis, Brasil. La investigación propone la elaboración de un nuevo material autolubircante de matriz de hierro con refuerzo de fase MAX Ti 2 SnC y con adición de grafito como lubricante sólido, con el fin de explorar las propiedades físicas, mecánicas y tribológicas y de hallar un equilibrio entre las propiedades mecánicas y tribológicas, dado que se ha documento previamente que el aumento de una propiedad suele perjudicar a la otra. Se definieron una condición pura de Fe y las condiciones Fe + 5Ti 2 SnC and Fe + 10Ti 2 SnC para estudiar la influencia de la fase MAX como elemento de refuerzo a la matriz y las condiciones Fe + 5Ti 2 SnC + 10Gr y Fe + 10Ti 2 SnC +10Gr para estudiar la sinergia de la fase MAX y del grafito sobre la estabilidad térmica de los diferentes sistemas. Lo dicho anteriormente fue producido mediante metalurgia polvos, con materia prima de elevada pureza y con sinterización convencional en el horno de tipo tubular CARBOLITE GERO hasta 3000 °C recubierto en su interior en alúmina, donde se alcanzaron temperaturas de 1000 °C con tiempo de permanencia de 60 minutos. Los principales resultados que se obtuvieron fue que el material Ti 2 SnC refuerza a la matriz al momento de disociar segunda fase y al disolverse en solución sólida, esto aumenta la dureza y la resistencia a la fluencia de los sistemas Fe + Ti 2 SnC y Fe + Ti 2 SnC + C. Además, el elemento Ti 2 SnC controla la estabilidad térmica del sistema en una etapa inicial, esto se aprecia al visualizar las curvas típicas del coeficiente de fricción. Sin embargo, esta capacidad lubricante se va perdiendo a medida que transcurre el ensayo de desgaste y fricción, incentivando el contacto “metal-metal". Lo dicho anteriormente se soluciona al añadir grafito a la matriz como lubricante sólido. El efecto sinérgico que logran sugiere la formación de una tribocapa protectora durante el contacto tribológico, la cual mitiga la fricción y reduce el desgaste entre los diferentes materiales, siendo la mejor condición Fe + 10Ti 2 SnC +10Gr con un COF de 0,177 y una tasa de desgaste del orden 1,44*10 -5 mm 3 /Nm.
El Grupo de Investigación en Materiales Avanzados y Funcionales (GIMAF) ha anunciado una exitosa colaboración con la Universidad Católica de Temuco (UCT) en la caracterización y análisis de películas con actividad antibacteriana.
Esta alianza se centra en la experiencia de la Dra. Judith Vergara Figueroa, quien durante su doctorado desarrolló películas antibacterianas sometidas a diversos ensayos mecánicos y micromecánicos, utilizando el equipo Deben MICROTEST tensile stage. Uno de los destacados proyectos de esta colaboración fue aplicado en la tesis de la alumna Javiera Diez Diez.
La experiencia de la Dra. Judith Vergara Figueroa fue fundamental para que los colegas de la UCT solicitaran su asistencia en la caracterización e interpretación de los resultados obtenidos. Esta cooperación resultó en la publicación de un artículo en la prestigiosa revista Polymers. El artículo, titulado «Nanocellulose/Nanoporous Silicon Composite Films as a Drug Delivery System», tiene como autores a: Karla A. Garrido-Miranda, Héctor Pesenti, Ángel Contreras, Judith Vergara-Figueroa, Gonzalo Recio-Sánchez, Dalton Chumpitaz, Silvia Ponce y Jacobo Hernandez-Montelongo. Referencia del artículo: Revista: Polymers 2024, 16, 2055 DOI: https://doi.org/10.3390/polym16142055 Esta investigación resalta el desarrollo de películas compuestas de nanocelulosa y silicio nanoporo, las cuales presentan un prometedor sistema de liberación de fármacos. El GIMAF se enorgullece de haber contribuido a este significativo avance en la ciencia de materiales y espera continuar con colaboraciones que fortalezcan el conocimiento y la innovación en el campo. La Dra. Judith Vergara Figueroa y todo el equipo de GIMAF felicitan a los autores y colaboradores por este importante logro y esperan seguir aportando al desarrollo de investigaciones de alto impacto.
