Laboratorio avanzado en electroquímica
(Curso Académico 2021 - 2022)
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1. Datos descriptivos de la asignatura
  • Código: 835931915
  • Centro: Escuela de Doctorado y Estudios de Postgrado
  • Lugar de impartición: Facultad de Ciencias. Sección de Química
  • Titulación: Máster Universitario en Química
  • Plan de Estudios: 2018 (publicado en 29-04-2014)
  • Rama de conocimiento: Ciencias
  • Itinerario/Intensificación: Especialidad en Química Medioambiental, Agroalimentaria y Materiales
  • Departamento/s:
  • Área/s de conocimiento:
    • Química Física
  • Curso: 1
  • Carácter: Optativa
  • Duración: Segundo cuatrimestre
  • Créditos ECTS: 3,0
  • Modalidad de impartición: Presencial
  • Horario: Ver horario
  • Dirección web de la asignatura: Ver web de la asignatura
  • Idioma: Castellano e Inglés (0,15 ECTS en Inglés)
2. Requisitos para cursar la asignatura
3. Profesorado que imparte la asignatura

Profesor/a Coordinador/a: GONZALO GARCÍA SILVESTRO

General:
Nombre:
GONZALO
Apellido:
GARCÍA SILVESTRO
Departamento:
Química
Área de conocimiento:
Química Física
Grupo:
Contacto:
Teléfono 1:
922318032
Teléfono 2:
Correo electrónico:
ggarcia@ull.es
Correo alternativo:
Tutorías primer cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Todo el cuatrimestre Martes 17:00 20:00 Sección de Química - AN.3F 19
Todo el cuatrimestre Jueves 17:00 20:00 Sección de Química - AN.3F 19
Observaciones: UD Química Física. El horario de tutorías puede sufrir modificaciones puntuales que serán debidamente comunicadas a través del aula virtual de la asignatura. Por otra parte, el alumnado puede acudir fuera del mismo o concretar tutorías no presenciales que se desarrollarán por videollamada a través de Google Meet o similar. En ambos casos debe acordar por email fecha y hora para la tutoría con el profesor.
Tutorías segundo cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Todo el cuatrimestre Martes 17:00 20:00 Sección de Química - AN.3F 19
Todo el cuatrimestre Jueves 17:00 20:00 Sección de Química - AN.3F 19
Observaciones: UD Química Física. El horario de tutorías puede sufrir modificaciones puntuales que serán debidamente comunicadas a través del aula virtual de la asignatura. Por otra parte, el alumnado puede acudir fuera del mismo o concretar tutorías no presenciales que se desarrollarán por videollamada a través de Google Meet o similar. En ambos casos debe acordar por email fecha y hora para la tutoría con el profesor.
General:
Nombre:
MARIA DEL CARMEN
Apellido:
AREVALO MORALES
Departamento:
Química
Área de conocimiento:
Química Física
Grupo:
Contacto:
Teléfono 1:
922318024
Teléfono 2:
Correo electrónico:
carevalo@ull.es
Correo alternativo:
carevalo@ull.edu.es
Tutorías primer cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Todo el cuatrimestre Martes 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Todo el cuatrimestre Miércoles 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Todo el cuatrimestre Jueves 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Observaciones:
Tutorías segundo cuatrimestre:
DesdeHastaDíaHora incialHora finalLocalizaciónPlantaDespacho
Todo el cuatrimestre Martes 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Todo el cuatrimestre Miércoles 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Todo el cuatrimestre Jueves 11:00 13:00 Sección de Química - AN.3F 10
Observaciones:
4. Contextualización de la asignatura en el plan de estudio
  • Bloque formativo al que pertenece la asignatura: Química Medioambiental
  • Perfil profesional:
5. Competencias

General

  • CG01 - Tener habilidad en el empleo de las principales fuentes de información y documentación, incluyendo el manejo de bases de datos e internet

Básica

  • CB09 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
  • CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo

Específica

  • CE11 - Conocer los principios de la Química Física de Superficies y sus aplicaciones
  • CE13 - Aplicar los conocimientos de la Electroquímica a la solución de problemas energéticos, medioambientales y la degradación de materiales.
6. Contenidos de la asignatura

Contenidos teóricos y prácticos de la asignatura

Voltamperometría como técnica de caracterización de electrodos ("huella dactilar" del material).  Biosensores electroquímicos para la detección de compuesto de interés farmacéutico y medioambiental. Preparación de catalizadores y aplicación en sistemas electroquímicos de conversión y almacenamiento de energía. Mecanismos y cinética electroquímica utilizando el electrodo de disco rotatorio (RDE) y disco-anillo rotatorio (RRDE). Espectroscopías avanzadas para el estudio de sistemas electroquímicos.

Seminario 1.- Electrocatálisis: reacciones más importantes.
Seminario 2.- Componentes de una pila de combustible de electrolito polimérico. Estado del arte.
Seminario 3.- Electrodo de disco rotatorio (RDE) y disco anillo rotatorio (RRDE).
Seminario 4.- Raman espectroelectroquímico.
Práctica 1.- Electrocatálisis: reconocimiento del perfil voltamperométrico de distintos metales
Práctica 2.- Biosensores electroquímicos como dispositivos electroanalíticos para la detección de compuestos de interés farmacéutico y medioambiental: electrodos serigrafiados como sensor.
Práctica 3A.- Síntesis de nanopartículas metálicas soportadas en carbono de alta área superficial (M/C). Preparación y activación de una membrana intercambiadora de protones (Nafion). Preparación de capas difusoras de gases (GDLs).
Práctica 3B.- Preparación de capas catalíticas (CLs) con las M/C sintetizados en la Practica 3A. Ensamblaje de una MEA (montaje de electrodos y membrana) con los componentes preparados en las Prácticas 3A y 3B. Ensamblaje de una pila de combustible con la MEA preparada y prueba una PEMFC. Curvas de polarización y de potencia.
Práctica 4.- Electrodo de disco rotatorio (RDE): identificación de un comportamiento reversible y cuasi reversible. Registro de curvas de polarización. Influencia de la velocidad de rotación.
Práctica 5.- Electrodo de disco anillo-rotatorio (RRDE): estudios mecanísticos y cinéticos de una reacción de interés empleando la técnica del RRDE. Preparación de un electrodo de trabajo a partir de las M/C sintetizados en la Practica 3A.
Práctica 6.- Elucidación de sitios activos superficiales sobre distintos catalizadores a través del Raman espectroelectroquímico.

Actividades a desarrollar en otro idioma

El alumnado dispondrá de artículos y bibliografía en inglés. Parte de los informes que deban entregar deberán realizarlos en inglés.
7. Metodología y volumen de trabajo del estudiante

Descripción

Los seminarios serán impartidos por video conferencia: serán actividades monográficas supervisadas con participación compartida (profesores y estudiantes). La finalidad es construir conocimiento a través de la interacción y la actividad de los estudiantes. Se trabajará sobre diferentes aspectos: planteamiento y resolución de casos, resolución de problemas o pruebas de respuesta corta por parte de los alumnos, profundización sobre un tema y puesta en común, exposiciones orales de los alumnos, etc.
 
Las prácticas de laboratorio serán presenciales: consistirán en la realización de una serie de experiencias diseñadas para el aprendizaje de las técnicas electroquímicas y sus aplicaciones, con el seguimiento y apoyo del profesor que revisará de forma continua el desarrollo del trabajo experimental. En las praácticas se abordarán la preparación de muestras, el aprendizaje del funcionamiento de instrumentos, la aplicación de distintas técnicas instrumentales, el análisis de los resultados obtenidos, etc. Una vez finalizada la clase en el laboratorio, los alumnos elaborarán un informe detallado presentando un análisis crítico de los resultados obtenidos y las conclusiones alcanzadas.
 
Las tutorías serán impartidas por video conferencia: se considerarán periodos de instrucción y/o de orientación realizados por el profesor con el objetivo de revisar y discutir los materiales y temas presentados en las sesiones de prácticas, seminarios, lecturas, realización de trabajos, preparación de exposiciones. etc. Se podrán realizar en pequeños grupos o incluso de forma individualizada si las circunstancias así lo aconsejan.

Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante

Actividades formativas Horas presenciales Horas de trabajo autónomo Total horas Relación con competencias
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio) 24,00 0,00 24,0 [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01]
Realización de seminarios u otras actividades complementarias 4,00 0,00 4,0 [CE13], [CE11]
Asistencia a tutorías 2,00 0,00 2,0 [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01]
Estudio autónomo 0,00 15,00 15,0 [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01]
Preparación de seminarios, elaboración de memorias y/o informes de las prácticas realizadas, resolución de ejercicios que le haya entregado el profesor, preparación de debates, preparación de exposición oral. 0,00 30,00 30,0 [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01]
Total horas
Total ECTS
8. Bibliografía / Recursos

Bibliografía básica

Electrochemical Methods. Fundamentals and Applications. Allenn J. Bard and Larry R. Faulkner. Ed. John Wiley & Sons, Inc. Second Edition (2001)
. Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, Applications.Wolf Vielstich, Arnold Lamm, Hubert A. Gasteiger (March 2003) ISBN: 978-0-471-49926-8
 
Understanding Voltammetry.  Richard G. Compton and Craig E. Banks. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd (2009)
L.M. Rivera-Gavidia, I. Fernández de la Puente, M.A. Hernández-Rodríguez, V. Celorrio, D. Sebastián, M.J. Lázaro, E. Pastor, G. García, Bi-functional carbon-based catalysts for unitized regenerative fuel cells, Journal of Catalysis 387 (2020) 138–144. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.04.007
Luis Miguel Rivera Gavidia, Gonzalo García, Dalila Anaya, Amaia Querejeta,Francisco Alcaide, Elena Pastor, Carbon-supported Pt-free catalysts with high specificity and activitytoward the oxygen reduction reaction in acidic medium, Applied Catalysis B: Environmental 184 (2016) 12–19. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2015.11.021
L.M. Rivera-Gavidia, M. Luis-Sunga, M. Bousa, V. Vales, M. Kalbac, M.C. Arévalo,E. Pastor, G. García, S- and N-doped graphene-based catalysts for the oxygen evolution reaction, Electrochimica Acta 340 (2020) 135975. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.135975

Bibliografía complementaria

Electrode Kinetics for Chemists, Chemical Engineers and Material Scientists. Elizier Gileadi. VCH Publishers, Inc.(1993)

Otros recursos

9. Sistema de evaluación y calificación

Descripción

Al tratarse de una asignatura experimental, la evalución va a ser de forma continua. Es indispensable la asistencia al 100% de las clases para poder superar la asignatura. Se evaluará:
- Trabajos, proyectos y ejercicios realizados a propuesta del profesorado
- Las exposiciones orales realizadas por el alumno
- La realización de cuestionarios u otras actividades (participación en foros, wiki,...) en aula virtual
En el laboratorio se evaluará:
- La asistencia participativa
- La manipulación del material y equipos
- La organización del trabajo
- La comprensión y empleo del guión de prácticas,
- La realización de cálculos
- El trabajo en equipo, etc.
Evaluación de las actividades no presenciales relacionadas con las clases de laboratorio:
- Memorias y/o informes de las prácticas entregados.
 

Estrategia Evaluativa

Tipo de prueba Competencias Criterios Ponderación
Pruebas objetivas [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Evaluación de las exposiciones orales realizadas por el alumno 5,00 %
Pruebas de respuesta corta [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Realización de cuestionarios u otras actividades (participación en foros, wiki,...) en aula virtual 10,00 %
Trabajos y proyectos [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Evaluación de los trabajos, proyectos y ejercicios realizados a propuesta del profesorado 5,00 %
Informes memorias de prácticas [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Evaluación de las actividades no presenciales relacionadas con las clases de laboratorio: memorias y/o informes de las prácticas entregados. 40,00 %
Escalas de actitudes [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Asistencia participativa y trabajo en equipo, 10,00 %
Técnicas de observación [CE13], [CE11], [CB10], [CB09], [CG01] Manipulación del material y equipos, organización del trabajo, comprensión y empleo del guión de prácticas, realización de cálculos, etc 30,00 %
10. Resultados de Aprendizaje
Al final de esta asignatura se espera que el estudiante sea capaz de entender los fenómenos electroquímicos, sus bases cinéticas y mecanísticas, conocer sus aplicaciones, así como manejar con destreza las principales técnicas para su estudio.
11. Cronograma / calendario de la asignatura

Descripción

La asignatura se desarrolla en el segundo cuatrimestre, al tratarse de una materia a llevar a cabo en el laboratorio se harán sesiones de 4 y 4,5 horas de prácticas

Segundo cuatrimestre

Semana Temas Actividades de enseñanza aprendizaje Horas de trabajo presencial Horas de trabajo autónomo Total
Semana 2: Seminario 1.- Electrocatálisis: reacciones más importantes.
Práctica 1.- Electrocatálisis: reconocimiento del perfil voltamperométrico de distintos metales.
Tutoría
 
Seminario, práctica de laboratorio y tutoría. 4.50 7.50 12.00
Semana 3: Práctica 2.- Biosensores electroquímicos como dispositivos electroanalíticos para la detección de compuestos de interés farmacéutico y medioambiental: electrodos serigrafiados como sensor.
Tutoría
Práctica de laboratorio y tutoría. 4.00 7.00 11.00
Semana 4: Seminario 2.- Componentes de una pila de combustible de electrolito polimérico. Estado del arte.
Práctica 3A.- Síntesis de nanopartículas metálicas soportadas en carbono de alta área superficial (M/C). Preparación y activación de una membrana intercambiadora de protones (Nafion). Preparación de capas difusoras de gases (GDLs).
Tutoría
Seminario, práctica de laboratorio y tutoría. 4.50 7.50 12.00
Semana 5: Práctica 3B.- CLs, MEA y  PEMFC. 
Seminario 3.- RDE y RRDE.
Práctica 4.- RDE
Práctica 5.- RRDE
Tutoría
Seminario, prácticas de laboratorio y tutoría. 12.50 15.50 28.00
Semana 6: Seminario 4.- Raman espectroelectroquímico.
Práctica 6.- Elucidación de sitios activos superficiales sobre distintos catalizadores a través del Raman espectroelectroquímico.
Tutoría
Seminario, práctica de laboratorio y tutoría. 4.50 7.50 12.00
Semana 8:
 
0.00 0.00 0.00
Total 30.00 45.00 75.00
Fecha de última modificación: 24-06-2021
Fecha de aprobación: 12-07-2021