Resumen de Desarrollo de una microcelda electroquímica de flujo para el estudio de inhibidores de corrosión
En esta tesis se presenta el diseño, construcción y caracterización de una nueva microcelda electroquímica que puede operar en condiciones de electrolito estancado y en flujo. El diseño resuelve algunas limitaciones que aparecen en arreglos experimentales previos reportados en la literatura y busca optimizar el uso de la microcelda en estudios de corrosión a una escala de tamaño micrométrico. El diseño está basado en la implementación de una punta de micropipeta de plástico con un inyector interno. La caracterización de la microcelda se hizo empleando el par iónico reversible K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 en una disolución 1 M de nitrato de potasio (KNO3) como electrolito soporte. La caracterización incluye un estudio voltamperométrico en condiciones de electrolito estancado y en flujo. Las variables estudiadas fueron: la velocidad de barrido del potencial, distancia entre el inyector de flujo y la superficie del electrodo de trabajo (WE), posición del contraelectrodo (CE) respecto a la superficie metálica y la reducción de área del electrodo de trabajo (500 a 200 µm). El análisis teórico de las condiciones de flujo en la punta de micropipeta se hizo con base a un modelado por elemento finito empleando el software comercial COMSOL versión 5.2.
La microcelda construida fue utilizada en la caracterización de tres sistemas diferentes que corresponden: a) la evaluación de coeficientes de transferencia de masa en condiciones de flujo del par iónico K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6, b) la valoración del desempeño de inhibidores de corrosión (IC) a base de líquidos iónicos derivados de imidazolio con diferente longitud de cadena alquílica (cloruro de 1-etil-3-metilimidazolio, bromuro de 1-butil-3-metilimidazolio, cloruro de 1-hexil-3-metilimidazolio y cloruro de 1-dodecil-3-metilimidazolio) y c) el estudio de recubrimientos a base de eugenol, sobre superficies de cobre, preparados mediante la combinación de las técnicas: de recubrimiento centrífugo y anclaje asistido por plasma de argón.
Los resultados obtenidos permiten comprobar que la técnica de la microcelda es una herramienta valiosa en la caracterización de sistemas operando en estado de electrolito estancado o en flujo. Pero además, permitió obtener los coeficientes de transferencia de masa del par iónico ferricianuro/ferrocianuro y una correlación empírica para evaluarlos de acuerdo a las condiciones de flujo imperantes, lo que amplía sus aplicaciones en el ámbito electroanalítico y de caracterización de sistemas de corrosión en condiciones de electrolito estancado y en flujo.
También fue evaluada la capacidad inhibitoria de diferentes líquidos iónicos empleando la microcelda construida. Se demostró que los líquidos iónicos con una cadena alquílica más larga unida al grupo imidazolio, poseen una mayor eficiencia de inhibición (hasta 96%). Estudios adicionales de adsorción practicados sobre estos sistemas, indican que se ajustan a isotermas de adsorción de Frumkin y son fisisorbidos sobre la superficie del acero con una energía de adsorción de -39.57 KJ/mol.
Por otra parte, la investigación de superficies de cobre recubiertas de eugenol demostraron una baja eficiencia de inhibición debido a una falta de uniformidad en los recubrimientos asociada con la técnica de deposición y los efectos de la tensión superficial en la superficie. Se encontró que la presencia de óxidos superficiales sobre la superficie del cobre contribuye significativamente a mejorar el anclaje del eugenol por el método de plasma frío de radiofrecuencia. Una caracterización por XPS y SEM de las superficies de cobre recubiertas de eugenol, demostraron la existencia de diferentes óxidos y su efecto en la formación de recubrimientos más protectores sobre la superficie del cobre. La evaluación de la distribución de la velocidad de corrosión de las superficies de cobre recubiertas de eugenol a diferentes condiciones de procesamiento se hizo por medio de una matriz de muestreo empleando la técnica de la microcelda demostrando las heterogeneidades de los recubrimientos y el efecto de las variables de preparación de la superficie y tratamientos adicionales.
