En electroquímica , la impedancia faradaica [1] [2] es la resistencia y la capacitancia que actúan conjuntamente en la superficie de un electrodo de una celda electroquímica . La celda puede funcionar como una celda galvánica que genera una corriente eléctrica o inversamente como una celda electrolítica que usa una corriente eléctrica para impulsar una reacción química . En el caso no trivial más simple, la impedancia faradaica se modela como una sola resistencia y un solo capacitor conectados en paralelo, en contraposición a, digamos, en serie o como una línea de transmisión con múltiples resistencias y capacitores.
Mecanismo
La resistencia surge de las limitaciones imperantes en la disponibilidad (concentración local) y movilidad de los iones cuyo movimiento entre el electrolito y el electrodo constituye la corriente faradaica . La capacitancia es la del capacitor formado por el electrolito y el electrodo, separados por la longitud de apantallamiento Debye y dando lugar a la capacitancia de doble capa en la interfaz electrolito-electrodo. Cuando el suministro de iones no satisface la demanda creada por el potencial, la resistencia aumenta, el efecto es el de una fuente o sumidero de corriente constante, y se dice que la celda está polarizada en ese electrodo. El grado de polarización, y por tanto la impedancia faradaica, puede controlarse variando la concentración de iones de electrolito y la temperatura, agitando el electrolito, etc. La química de la interfaz electrolito-electrodo también es un factor crucial.
Los electrodos construidos como láminas planas lisas de metal tienen la menor superficie. El área se puede aumentar utilizando una malla tejida o metales porosos o sinterizados. En este caso, la impedancia faradaica puede modelarse más apropiadamente como una línea de transmisión que consta de resistencias en serie acopladas por condensadores en paralelo.
Espectroscopía dieléctrica
Durante las últimas dos décadas, la impedancia faradaica se ha convertido en la base de una técnica importante en forma de análisis espectral aplicable a una amplia variedad de materiales. Esta técnica depende del componente capacitivo de la impedancia faradaica. Mientras que el componente resistivo es independiente de la frecuencia y se puede medir con CC , la impedancia del componente capacitivo es infinita en CC ( admitancia cero ) y disminuye inversamente con la frecuencia de una señal de CA aplicada . Variar esta frecuencia mientras se monitorea la impedancia faradaica proporciona un método de análisis espectral de la composición de los materiales en la interfaz electrodo-electrolito, en particular su momento dipolar eléctrico en el papel de dieléctrico de un capacitor. La técnica proporciona información sobre el diseño de baterías, el rendimiento de nuevos diseños de celdas de combustible , interacciones biomoleculares, etc.
Ver también
Referencias
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de noviembre de 2014 . Consultado el 22 de marzo de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ https://web.archive.org/web/20150213200342/https://ocw.mit.edu/courses/chemical-engineering/10-626-electrochemical-energy-systems-spring-2011/lecture-notes/MIT10_626S11_lec06 .pdf