La corrosión es un proceso natural que afecta principalmente a los metales debido a reacciones químicas con agentes como el oxígeno, la humedad y sustancias químicas. Estos cambios debilitan los materiales metálicos con el tiempo, lo que subraya la importancia de comprender y prevenir este fenómeno. Herramientas como COMSOL Multiphysics permiten realizar simulaciones avanzadas para predecir y mitigar la corrosión, mejorando la durabilidad y eficiencia en el diseño de componentes y estructuras metálicas.

¿Por qué importa estudiar la corrosión y cómo se previene?

La corrosión se manifiesta de varias maneras, como la formación de óxido en metales ferrosos, la aparición de pátina en metales como cobre y bronce, o la disolución gradual de materiales como aluminio en ambientes ácidos. Esta problemática afecta a la industria, la construcción y muchas otras aplicaciones que involucran metales.

Para prevenir o controlar la corrosión, se emplean diversas estrategias, como aplicar recubrimientos protectores, utilizar aleaciones resistentes a la corrosión, mantener adecuadamente los materiales y gestionar las condiciones ambientales. La comprensión de los factores que contribuyen a la corrosión y la aplicación de técnicas adecuadas son cruciales para preservar la integridad de los materiales metálicos a lo largo del tiempo.

Corrosión y COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics es una herramienta esencial para comprender la corrosión y realizar estudios relacionados con la protección contra la corrosión y la electrodeposición. A través de esta plataforma, es posible crear modelos de alta fidelidad que incorporan detalles clave, como la cinética del electrodo para múltiples reacciones competidoras, potenciales mixtos, equilibrio de corriente, carga en el electrolito y las estructuras metálicas, así como el transporte de especies químicas. Dos módulos fundamentales para realizar estos estudios son el "Corrosion Module" [1] y el "Electrodeposition Module" [2].

Además, se pueden abordar estos temas combinando COMSOL Multiphysics con módulos adicionales como el "Battery Design Module" [3], el "Electrochemistry Module" [4] o el "Fuel Cell & Electrolyzer Module" [5]. Esto amplía aún más las capacidades de modelado en el ámbito de la corrosión y la electroquímica.

Un ejemplo destacado de aplicación es la técnica de caracterización conocida como "Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)". Esta técnica se utiliza comúnmente en el electroanálisis para analizar la respuesta armónica de sistemas electroquímicos. Implica la aplicación de una pequeña variación sinusoidal al potencial en el electrodo de trabajo, y la corriente resultante se analiza en el dominio de la frecuencia. Las componentes real e imaginaria de la impedancia proporcionan información valiosa sobre las propiedades cinéticas, de transporte de masa y superficiales de la celda, a través de la capacitancia de doble capa.

Para obtener más detalles sobre el modelado de esta técnica, se puede consultar la referencia [6], que proporciona una aplicación específica para comprender gráficos como EIS, Nyquist y Bode. Esta aplicación permite ajustar parámetros como la concentración aparente, el coeficiente de difusión, la densidad de corriente de intercambio, la capacitancia de doble capa y la frecuencia máxima y mínima, lo que resulta en un enfoque integral para el estudio y comprensión de la corrosión y procesos relacionados en COMSOL Multiphysics. Ver la figura de la cabecera que muestra la app creada por COMSOL App para realizar un estudio de EIS.

Referencias

[1] Corrosion Module
[2] Electrodeposition Module
[3] Battery Design Module
[4] Electrochemistry Module
[6] Application Gallery: Electrochemical Impedance Spectroscopy