Guía docente de Electroquímica Aplicada (22011A7)
Curso
2024/2025
Fecha de aprobación:
26/06/2024
Grado
Grado en Ingeniería Química
Rama
Ingeniería y Arquitectura
Módulo
Módulo: Complementos de Formación
Materia
Electroquímica Aplicada
Curso
3
Semestre
2
Créditos
6
Tipo
Optativa
Profesorado
Teórico
Beatriz
Ibarra
Molero.
Grupo: A
Práctico
Beatriz
Ibarra
Molero
Grupo: 1
Tutorías
Beatriz Ibarra Molero
Email- Jueves de 12:00 a 14:00 (Despacho)
- Viernes de 12:30 a 14:30 (Despacho)
Prerrequisitos y/o Recomendaciones
Tener conocimientos adecuados (nivel Módulo de Formación Básica) sobre:
- Química
- Física
- Matemáticas
Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)
Cinética electródica. Instrumentación y técnicas electroquímicas. Convertidores y acumuladores. Células electroquímicas. Corrosión y estabilidad de metales.
Competencias
Competencias generales
- CG02. Saber aplicar los conocimientos de Ingeniería Química al mundo profesional, incluyendo la capacidad de resolución de cuestiones y problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad y razonamiento crítico.
- CG03. Adquirir la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes dentro del área de la Ingeniería Química, así como de extraer conclusiones y reflexionar críticamente sobre las mismas.
- CG04. Saber transmitir de forma oral y escrita información, ideas, problemas y soluciones relacionados con la Ingeniería Química, a un público tanto especializado como no especializado.
- CG08. Trabajo en equipo
- CG13. Sensibilidad hacia temas medioambientales
Competencias específicas
- CE04. Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería.
Resultados de aprendizaje (Objetivos)
Al finalizar esta asignatura el/la estudiante deberá:
- Discutir la naturaleza interdisciplinar de la electroquímica.
- Discutir la complejidad de la estructura de la interfase electrodo-disolución a partir de modelos estructurales.
- Aplicar los principios de la termodinámica a la interfase electrizada.
- Explicar los principios básicos de la cinética electroquímica.
- Analizar el proceso de la corrosión de un metal.
- Discutir los diferentes métodos para prevenir la corrosión de un metal.
- Conocer las aplicaciones de las principales técnicas electroquímicas.
- Explicar los factores fundamentales a considerar en el diseño de un generador electroquímico de energía.
- Conocer las principales aplicaciones de la electroquímica en la industria.
Programa de contenidos teóricos y prácticos
Teórico
Primera parte: Fundamentos de Electródica.
- Tema 1. La interfase electrizada.
- Formación de la interfase electrizada. Diferencia de potencial a través de la interfase. Interfases polarizables y no polarizables. Celdas galvánicas y electrolíticas. Ecuación de Nernst. Capacidad diferencial de la interfase. Modelos estructurales. Adsorción por contacto.
- Tema 2. Cinética electroquímica.
- Conceptos básicos. Transferencia de carga en el electrodo: sobrepotencial de transferencia, ecuación de Butler-Volmer, representaciones de Tafel, resistencia de transferencia de carga. Transporte de materia al electrodo: sobrepotencial de difusión. Relación intensidad de corriente/potencial de una pila.
Segunda parte: Aplicaciones de interés tecnológico.
- Tema 3. Corrosión y estabilidad de los metales.
- Naturaleza de la corrosión. Termodinámica de la corrosión: diagramas de Pourbaix. Cinética de la corrosión: diagramas de Evans. Factores que determinan la corrosión de un metal. Tipos de corrosión.
- Tema 4. Métodos para proteger la estabilidad de los metales.
- Inhibición de la corrosión por adición de sustancias. Protección catódica. Pasivación. Protección anódica. Medidas complementarias: selección de materiales, modificación del medio, recubrimientos.
- Tema 5. Conversión y almacenamiento electroquímico de la energía I: Pilas de combustible.
- Rendimiento de la conversión electroquímica de la energía. Producción de potencia. Electrodos porosos. Pilas de combustible: alcalinas, de ácido fosfórico, de carbonato fundido, de óxido sólido, de membrana de intercambio de protones, de metanol directo, regenerativas, microbianas. Aplicaciones de las pilas de combustible. La economía del hidrógeno.
- Tema 6. Conversión y almacenamiento electroquímico de la energía II: Baterías y Supercondensadores.
- Baterías: criterios de selección de una batería. Baterías primarias: sistema Zn- MnO2, pila de plata, pilas de litio. Baterías secundarias: de Pb-ácido, de Ni-Cd, de Ni-hidruro metálico, de Zn-aire, de ión litio. Otras baterías en desarrollo. Aplicaciones de las baterías. Supercondensadores. Perspectivas de futuro.
- Tema 7. Otras aplicaciones de la electroquímica.
- Bioelectroquímica. Electrosíntesis. Electrodeposición. Instrumentación y técnicas electroquímicas. Sensores electroquímicos. Electroquímica ambiental. Fotoelectroquímica.
Práctico
Seminarios/Talleres:
- Método “casero” para limpiar objetos de plata.
- Análisis completo de una curva potencial/densidad de corriente.
- Termodinámica de la corrosión de un metal: construcción de un diagrama de Pourbaix.
- Cinética de la corrosión de un metal: construcción de un diagrama de Evans.
- Lista de verificación para el control de la corrosión.
- Buenas prácticas para alargar la vida útil de la batería del teléfono móvil.
- Talleres de problemas.
Bibliografía
Bibliografía fundamental
- J. O´M Bockris y A .K. N. Reddy, “Electroquímica Moderna” Vol 2., Barcelona: Reverté, SA, (2003).
- C. M. A. Brett y A. M. Oliveira Brett, “Electrochemistry: Principles, Methods, and Applications”, Oxford [etc.]: Oxford University Press (1996).
- J. O'M. Bockris y A .K .N. Reddy. “Modern Electrochemistry Vol.2B, Electrodics in Chemistry, Engineering, Biology and Environmental Science”, New York: Kluwer Academic (2004).
- E. Gileadi, “Physical Electrochemistry. Fundamentals, Techniques and Applications”, Weinheim: Wiley-VCH, (2011).
Bibliografía complementaria
- G. Kreysa, K. Ota y R. F. Savinell Ed., “Encyclopedia of Applied Electrochemistry [Recurso electrónico]”, New York : Springer (2014).
- F. Barbir. “PEM Fuel Cells, 2nd Edition.Theory and Practice” San Diego: Academic Press (2012).
- X. E. Castells y L. Jurado, “El hidrógeno y las pilas de combustible” [recurso electronico], Madrid : Ediciones Díaz de Santos, (2012).
- V. S. Bagotsky, “Fuell Cells: Problems and Solutions”, Chichester: John Wiley and Sons (2012).
- C. D. Rahn and C. Wang. “Battery Systems Engineering”, Chichester: John Wiley and Sons (2013).
- J. Larminie and J. Lowry. “Electric Vehicle Technology Explained” (2ª ed.), Chichester: John Wiley and Sons (2012).
- N. Pérez. “Electrochemistry and Corrosion Science [Recurso electrónico]”, (2ª ed.), Springer (2016).
- A. J. Fernández Romero, J. García Antón y M. A. Rodrigo. "Aplicaciones medioambientales y energéticas de la tecnología electroquímica". Editorial Reverté (2021). https://elibro.net/es/lc/ugr/titulos/195437
Enlaces recomendados
- Electrochemistry Encyclopedia
- Centre for Research in Electrochemical Science and Technology (Cambridge Univ.)
- Corrosion Doctors
- Libros virtuales: Más allá de la herrumbre I, II y III. (Javier Ávila / Joan Genescá):
- Engineers Edge Batery Review
- Battery University
- All about electrochemistry
Metodología docente
- MD01. Lección magistral/expositiva
- MD02. Resolución de problemas y estudio de casos prácticos o visitas a industrias
- MD05. Realización de trabajos o informes de prácticas
Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)
Evaluación ordinaria
- Ejercicios escritos. Se realizarán tres ejercicios a lo largo del semestre constituidos por cuestiones de respuesta breve basados en cuestionarios de clase (50 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CB2, CB3, CE04).
- Seminarios. Como resultado de cada seminario los/las estudiantes tendrán que entregar un ejercicio final (30 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
- Participación en actividades de clase (20 % de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).
Evaluación extraordinaria
Examen escrito que constará de:
- Cuestiones de respuesta breve (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG03, CG04, CB2 y CE04).
- Ejercicio práctico relacionado con los contenidos de los seminarios (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
- Problemas numéricos (20% de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).
Evaluación única final
Examen escrito que constará de:
- Cuestiones de respuesta breve (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG03, CG04, CB2 y CE04).
- Ejercicio práctico relacionado con los contenidos de los seminarios (40% de la calificación final, evaluación de las competencias CG02, CG03, CG13, CB2, CB3 y CE04).
- Problemas numéricos (20% de la calificación final, evaluación de las competencias CG04, CG08, CG13, CB2, CB4 y CE04).
Información adicional
Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).