Electroquímica inalámbrica bipolarnuevos hitos y aplicaciones

Resum

Aquesta tesi s’enfoca a nous aspectes d’electroquímica sense fil bipolar no desenvolupats prèviament. La electroquímica bipolar fa possible la generació d’un potencial induït a un material conductor immers (elèctrode bipolar). Tot això sense que existeixi contacte directe per cable, gràcies a la inducció d’un dipol oposat al camp extern imposat entre les bores del material. Això fa possible generar reaccions electroquímiques a l`ànode i al càtode induïts del material immers i, a més, obre la porta a una gran varietat d’aplicacions electroquímiques sense fil. La generació de pols oposats i la electroquímica que s’associa a ells dóna lloc a canvis tant a les propietats de la cel·la global com a la dels materials immersos. Això, alhora, pot donar lloc a canvis a les propietats del material o induir, com es va reportar anteriorment, fenòmens d’electroestimulació neuronal. En aquest sentit, a aquest treball s’han observat diversos punts experimentals. La presència d’una o vàries peces conductores a l’electròlit genera una caiguda notable de la resistència de la cel·la electroquímica, inclús sense percolació, degut a la reorganització iònica generada pels dipols generats. De la mateixa manera, disminueix la resistència de transferència de càrrega i permet una mediació redox, gràcies a la conversió química de les espècies reduïdes al càtode adjacent i contigu o viceversa, en el que es pot definir como un efecte en cascada. Les reaccions presents a l’elèctrode bipolar sense contacte depenen del voltatge extern aplicat, de la configuració geomètrica (incloent la posició al camp, la forma i/ o el volum d’ocupació del material), del electròlit i de la pròpia reactivitat del material. Així, un metall noble resulta inert mentre que el dissolvent o les espècies contingudes en ell s’oxiden o es redueixen a cada un dels pols del material immers. Un metall com el coure, en medi alcalí, pateix una anodització induïda que, tal com hem observat, dóna lloc a franges d`òxids i hidròxids amb estats d’oxidació oscil·lants degut als canvis de resistència que modifiquen els dipols induïts. Si el material immers permet la intercalació redox, essent un conductor iònic-electrònic, les observacions amb resolució espacial o operando mostren la intercalació d’ions Na+ presents al medi (al càtode induït) i la seva propagació cap a l’ànode degut a canvis de resistència, generant un material en gradient redox. Aquest gradient pot ser el responsable del gran efecte que els elèctrodes bipolars, l’IrOx i el PEDOT:PSS tenen al creixement neuronal. En ambdós casos existeix una relaxació del gradient de diferents escales de temps. La mobilitat aniònica al CoN permet, de la mateixa manera, la reacció de reducció a Co metàl·lic i, per tant, la generació de ferromagnetisme de magnitud notables a baixos potencials aplicats. Depenent de la posició geomètrica del material al camp elèctric es forma un material en gradient o homogeni i, per tant, el ferromagnetisme es volàtil o permanent. Cada un dels resultats ofereix un nou paradigma en diversos camps d’aplicació, des de la electroestimulació ja assajada, a sistemes d’emmagatzematge d’energia, dispositius electrònics o magneto-iònics, entre d’altres. S’ha augmentat la comprensió dels fenòmens implicats de vegades molt complexos com es el cas de la oxidació del coure.