Estudio de la descomposición térmica en CS3(HSO4)2(H2 PO4) (2021)
Durante las últimas décadas se ha incrementado el interés por el estudio del comportamiento térmico y eléctrico de las sales ácidas de las familias CHS (CsHSO4) y CDP (CsH2PO4). Los resultados encontrados, sobre las transiciones de fase que sufren estas dos familias, han sido objetivo de controversia debido que mientras algunos autores asocian estas transformaciones a una transición de fase de tipo estructural monoclínica (baja conducción protónica) → cúbica bcc (conducción superprotónica), otros autores asocian esta transformación a una descomposición térmica superficial. Debido a la presencia de una fase de conductividad superprotónica en esta familia de sales ácidas, se ha propuesto su utilización como electrolitos sólidos para la fabricación de celdas de combustible. En ese sentido, los Investigadores del Instituto de Tecnología de California (CALTECH) reportan la fabricación de celdas de combustibles usando como separadores electrolíticos CsHSO4 y CsH2PO4. A partir de estas dos sales, estos autores, sintetizaron la solución sólida Cs3(HSO4)2(H2PO4) , la cual presenta una fase de conducción superprotónica a 119 ºC. Por otra parte, algunos autores al llevar a cabo medidas de análisis térmicos como calorimetría diferencial de barrido y análisis termogravimétricos al igual que técnicas de análisis eléctrico como espectroscopia de impedancia en sales ácidas de las familias CHS (CsHSO4) y CDP (CsH2PO4) plantean la hipótesis que la llamada transición de fase estructural presente en estas sales ácidas, cuando se someten a temperaturas por encima de la temperatura ambiente no tiene lugar, si no que por el contrario una transformación térmica de origen químico (descomposición térmica superficial) está presente. Esta descomposición tiene lugar en sitios de nucleación como defectos e impurezas localizados en la superficie de los cristales. En la actualidad existe métodos matemáticos que estudian los procesos de descomposición química presente en múltiples compuestos. Dos de los métodos más usado son los de Kissinger y de Osawa. Sus desarrollos matemáticos permiten determinar la energía de activación (asociada al proceso de descomposición) en función de la temperatura y la velocidad de calentamiento de la reacción térmica. En la presente investigación se estudia la cinética de descomposición térmica presente en la sal ácida Cs3(HSO4)2(H2PO4) usando análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y también se determinan los parámetros cinéticos de reacciones de descomposición usando los métodos matemáticos de Kissinger y Osawa.