Estudio de aditivos anticorrosivos para las aleaciones comerciales de la batería alcalina alumino-aire

Abstract

La sociedad actual está avanzando hacia un modelo energético más responsable y sostenible. La punta de lanza de esta necesaria tendencia es el uso de fuentes de energía renovables y la reducción de las emisiones de CO2 en todos los países incluyendo Costa Rica. Aunado a este núcleo emprendedor se encuentra todo un sistema de almacenamiento y distribución que urge de renovación e innovación para cumplir con los nuevos estándares de calidad ambiental. En este sentido la investigación sobre nuevos acumuladores energéticos amigables y económicos se ha posicionado con fuerza entre las líneas de investigación más asediadas. Por tanto, se llevó a cabo una investigación con miras a contribuir en el desarrollo de la batería Aluminio-aire, una batería de la clase metal-aire que se proyecta como una candidata rentable a implementar en vehículos eléctricos (VEs), los cuales son parte del engranaje social verde. El trabajo realizado se dividió en dos partes. Primero, se exploró el comportamiento anticorrosivo de una serie de aditivos: PMo11Al, PMo11AlV0.5, NH4VO3, NH4VO3 + CMC y ZnO, incorporados en el electrolito a utilizar, sobre las aleaciones comerciales de aluminio: Al7475, Al6062 y Al5052. Segundo, se evaluaron las características de rendimiento de las baterías Al-aire que utilizaban los mejores aditivos seleccionados en la etapa anterior. Por consiguiente, se emplearon una serie de técnicas electroquímicas y espectroscópicas que posibilitaron observar los efectos de inhibición de la corrosión y su impacto en el trabajo de las baterías. Los resultados obtenidos aportan, entre otras cosas, información novedosa sobre la aplicación de NH4VO3 en superficies de aluminio, su desempeño en conjugación con otros compuestos y su capacidad de acción en diferentes tipos de electrolito. Además, este primer examen de las baterías Al-aire dio respuesta a varias interrogantes técnicas que se discutían dentro del macro proyecto que contenía esta investigación denominado: “Diseño de una batería aluminio-aire para uso en bicicletas eléctricas”.ix Para la ejecución de este estudio se contó con el apoyo del Centro de Electroquímica y Energía Química (CELEQ), el Centro de Investigación en Ciencias e Ingeniería de Materiales (CICIMA) y el grupo de Electroquímica de la Universidad Autónoma de Madrid.

Today's society is moving towards a more responsible and sustainable energy model. The worldwide use of renewable energy sources and the reduction of CO2 emissions are the basis of a new paradigm. For this reason, various changes are made in the storage and distribution system so that satisfy the new environmental quality standards. In this sense, research on new friendly and economic energy accumulators has been included among the most funded lines of study. Therefore, this work intends to contribute with the development of the Aluminum-air battery which is a metal-air battery and it has been projected as cost-effective candidate to be employ in a recent green alternative: electric vehicles (EVs). The approach carried out was divided into two section. First, the following additives: PMo11Al, PMo11AlV0.5, NH4VO3, NH4VO3 + CMC and ZnO were selected to test their anticorrosive behavior on commercial aluminum alloys: Al7475, Al6062 and Al5052 in alkaline electrolyte. Second, the performance characteristics of the Al-air batteries containing the best additives were evaluated. Consequently, to observe the effects of corrosion inhibition and its impact on the performance of the batteries, a series of electrochemical and spectroscopic techniques were used. The results obtained provide, among other things, novel information on the application of NH4VO3 on aluminum surfaces, its performance in relation with other compounds and its inhibition ability on different types of electrolyte. Besides, this first examination of Al-air batteries in Costa Rica answered several technical questions that contributed to CELEQ's research project titled: "Design of an aluminum-air battery for use on electric bicycles". This study was supported by the Centro de Electroquímica y Energía Química (CELEQ), Centro de Investigación en Ciencias e Ingeniería de Materiales (CICIMA) and the Electrochemistry group of the Universidad Autónoma de Madrid.