Diseño de una bio-batería glucosa-oxígeno con electrodos híbridos carbono/plata para potenciales aplicaciones en pequeños dispositivos electrónicos
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2023
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Resumen
En esta investigación se diseñó una bio-batería de glucosa-oxígeno con electrodos híbridos de carbono y nanopartículas de plata (AgNps) para potenciales aplicaciones en pequeños dispositivos electrónicos. En una primera parte, se utilizó la técnica de impregnación incipiente seca para sintetizar el material híbrido carbono-plata, que consistió de nanotubos de carbono (CNT) con nanopartículas y micropartículas de plata. Como precursor metálico se partió de nitrato de plata que se redujo, en un un horno a aproximadamente 200 °C, con un flujo de hidrógeno generado por la reacción de aluminio en una disolución de soda cáustica al 10 %. Al material sintetizado se le realizó un análisis de microscopio electrónico de barrido (SEM) y un análisis elemental (EDX). A partir de las imágenes SEM, se encontró que un 28 % de las AgNps poseen un diámetro promedio de 86 nm y en su mayoría inferior a 155.3 nm. Por otro lado, el análisis EDX confirmó la presencia de plata con un porcentaje másico de 31.8 %. Además, se midió la conductividad eléctrica del material virgen y de dos mezclas del híbrido utilizando la metodología de las 4 puntas. Se determinó que la conductividad eléctrica a 21 °C y a una presión de compresión de 2.5 kN de los CNT puros es de 456.47 S/m, de la mezcla con 10 % de plata (CNT_AgNps10) es de 495.59 S/m y de la mezcla con 30 % de plata (CNT_AgNps30) es de 632.83 S/m. En la segunda parte de la investigación se buscó mejorar las propiedades del ánodo al estudiar la cinética de la enzima glucosa oxidasa. Para esto se realizó un diseño factorial 23 en el que se estudiaron los siguientes factores: proporción másica enzimas ánodo/material ánodo, adición de nanopartículas de plata y presencia de un agente inmovilizador como la lisis celular del alga Arthrospira platensis. La variable de respuesta del experimento correspondió a los moles...
Descripción
Tesis (licenciatura en ingeniería química)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química, 2023
Palabras clave
BATERIAS ELECTRICAS - DISEÑO Y CONSTRUCCION, BATERÍAS ELÉCTRICAS - EXPERIMENTOS, CONDUCTORES ELÉCTRICOS - PRUEBAS, ELECTRODOS, ELECTRÓNICA - APARATOS E INSTRUMENTOS - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN