¿Qué se necesita para empezar en electroquímica?

Si estás aquí, probablemente llevas tiempo buscando información sobre electroquímica. Probablemente, también has visto el potencial de la electroquímica para tu investigación. Sin embargo, no tienes experiencia en este campo y no estás seguro de lo que necesitas para empezar a realizar experimentos de electroquímica.

No te preocupes. En Macias Sensors entendemos tu situación y hemos preparado este post para ayudarte.

Buscar información en Internet sobre lo que se necesita para montar una estación de electroquímica puede ser abrumador. Si buscas grupos de investigación en electroquímica con años de experiencia, encontrará múltiples instrumentos y accesorios. Algunos de ellos incluso pueden estar anticuados y ya no se utilizan. Otros son extremadamente caros y para aplicaciones nicho probablemente inútiles para ti.

¿Por dónde empezar?

Nuestro consejo: céntrate en tu proyecto de investigación.

Pon el foco en tu proyecto de investigación

Los grupos de investigación de alto nivel en electroquímica no empezaron con todo el equipo que tienen hoy. Y tú tampoco deberías hacerlo.

Cada instrumento electroquímico tiene su propio rango operativo. No se necesita el mismo equipo para desarrollar un biosensor y para desarrollar una batería.

La mejor manera de elegir los artículos adecuados es organizarse y hacerse las siguientes preguntas:

  • ¿Voy a estudiar un material, una reacción electroquímica o voy a desarrollar un dispositivo?
  • ¿Cuál es el rango potencial que necesito?
  • ¿Cuánta corriente voy a utilizar?
  • ¿Qué técnicas necesito?
  • ¿Cuántos experimentos debo realizar simultáneamente?
  • ¿Necesito condiciones ambientales especiales?

Con las respuestas a estas preguntas podemos comparar las especificaciones técnicas de los instrumentos disponibles en el mercado y tomar una decisión informada.

Para ayudarte, hemos seleccionado la instrumentación que recomendaríamos para una primera configuración en 3 campos de investigación habituales: biosensores, ciencia de materiales y almacenamiento de energía.

Equipo de entrada para el desarrollo de biosensores

El desarrollo de biosensores es un campo complejo. Requiere un enfoque multidisciplinar. Pero en términos de caracterización electroquímica es, quizás, el más económico para empezar.

En general, los biosensores requieren instrumentos bastante básicos. Los potenciales aplicados son pequeños, < 2V, y las corrientes desarrolladas suelen estar en el rango de los microamperios. Sin embargo, su desarrollo suele requerir técnicas más avanzadas, como la voltamperometría pulsada o la espectroscopia de impedancia. Por esta razón, recomendamos empezar con un potenciostato alimentado por USB como el SensitSmart o nuestro Anapot.

En cuanto a los consumibles, la mejor opción son los electrodos de un solo uso, como los SPE o nuestros electrodos PCB.

Por último, también es necesario tener una buena gestión de los datos. Recomendamos utilizar Djuli, una solución en la nube diseñada para la electroquímica. Permite almacenar, compartir y analizar datos electroquímicos.

Equipo de entrada para la caracterización electroquímica de materiales

La caracterización electroquímica de los materiales es un campo muy amplio. Por eso, en este post nos centraremos en los nuevos materiales para electrodos.

Dado que se trata de materiales nuevos, normalmente es difícil prepararlos en un cartucho desechable o SPE. Por lo tanto, lo mejor será contar con una celda electroquímica tradicional.

Como nuestro laboratorio probablemente fabricará el material de los electrodos, necesitaremos 2 electrodos analíticos adicionales. Para ello recomendamos:

  • Electrodo de platino para el contraelectrodo
  • Electrodo de referencia Ag/AgCl

Esta configuración es más costosa que la que recomendamos para la investigación de biosensores. Sin embargo, los electrodos analíticos y la celda electroquímica pueden reutilizarse.

Por último, el potenciostato. Dado que se desconocen las propiedades del material, se recomienda optar por un potenciostato versátil con un rango de potencial de hasta 5 V. Este tipo de equipo será adecuado para estudiar materiales de diversas aplicaciones, incluyendo los electrolitos orgánicos, cuya ventana electroquímica puede alcanzar los 4,5 V. Nuestra recomendación, por su precio, prestaciones y tamaño, es el Anapot EIS.

Equipo de entrada para el desarrollo del almacenamiento de energía electroquímica

El último campo de investigación que trataremos en este post es el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía electroquímica.

Este campo está dominado por dos tipos de dispositivos: las baterías y los supercondensadores.

Para desarrollar estos dispositivos se necesitan potenciostatos de gama alta. Debido a su alta densidad de energía y a los potenciales a los que operan, los instrumentos deben, como mínimo, ser capaces de suministrar > 1A y > 5 V. Por esta razón, recomendamos un potenciostato como el Zahner Zennium X.

Además de las especificaciones de suministro, el instrumento también debe admitir las siguientes técnicas de medición:

  • Voltamperometría cíclica
  • Cronopotenciometría
  • Cronovoltametría
  • Potenciometría de circuito abierto
  • Espectroscopia de Impedancia Electroquímica

Además del equipo, hay que tener en cuenta que en este campo es habitual trabajar con dispositivos ensamblados. Por lo tanto, si su laboratorio va a fabricar los dispositivos, necesitará los consumibles necesarios para ensamblarlos, como las membranas separadoras, collectores de corriente y otros componentes para encapsular los prototipos.

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