Modelos de Convección eléctrica y magnética en electroposición de celdas delgadas

• Autores: Calivar, Lucas; Gonzáles, Graciela Alicia; Soba, Alejandro; Marshall, Guillermo Ricardo
• Año de publicación: 2011
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2011;02(23):56-59
• Materia: ELECTRODEPOSICION; MODELADO COMPUTACIONAL; DIFERENCIAS FINITAS; HIDRODINAMICA FISICOQUIMICA ESTABLE; ELECTRODEPOSITION; COMPUTATIONAL MODELING; FINITE DIFFERENCES; STABLE PHYSICOCHEMICAL HYDRODYNAMICS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se presenta un estudio experimental y se introduce un modelo teórico del transporte iónico en deposición electroquímica en celda delgada bajo la influencia de un campo magnético uniforme perpendicular a la misma. El modelo teórico consiste en las ecuaciones de Nernst-Plank para el transporte iónico, la ecuación de Poisson para el potencial electrostático, y las ecuaciones de Navier-Stokes para el electrolito. Mediciones experimentales muestran que en una celda vertical bajo un campo magnético las ramas del depósito crecen inclinadas en relación al electrodo en la dirección de la fuerza de Lorentz; lejos del depósito, la convección está suprimida resultando un fluido estratificado estable. El modelo teórico predice que en la punta de una rama el campo magnético rompe la simetría del par de vórtices electroconvectivos contrarotantes, aumentando la intensidad de uno de ellos y disminuyendo la del otro. Esto sugiere que la asimetría provocada por el campo magnético produce una reorientación del crecimiento en la dirección de la fuerza de Lorentz. Los resultados de este estudio indican que el campo magnético podría ser utilizado eficientemente en la modulación del patrón de crecimiento en deposición magnetoelectroquímica (MECD)
We present an experimental study and introduce a theoretical model of ion transport in electrochemical deposition in a thin cell under the influence of an uniform magnetic field perpendicular to it. The theoretical model consists in the Nernst-Planck equations for ion transport, the Poisson equation for the electrostatic potential and the Navier-Stokes equations for the electrolyte. Experimental measurements show that in a cell in a vertical position subject to a magnetic field the deposit branches grow inclined in relation to the electrode and in the direction of the Lorentz force; far from the deposit, convection is suppressed resulting in a stable stratified fluid. The theoretical model predicts that at the tip of the branch the magnetic field breaks the symmetry of the electroconvective contrarotating vortices, enlarging one of them and diminishing the other one. This suggests that the asymmetry due to the magnetic field induces a reorientation of the deposit along the Lorentz force direction. The results of this study indicate that the magnetic field can be used to modulate the pattern of growth in magneto electrochemical deposition (MECD).
Fil: Calivar, Lucas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación. Laboratorio de Sistemas Complejos (UBA-FCEyN-LSC). Buenos Aires. Argentina
Fil: Gonzáles, Graciela Alicia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación. Laboratorio de Sistemas Complejos (UBA-FCEyN-LSC). Buenos Aires. Argentina
Fil: Soba, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación. Laboratorio de Sistemas Complejos (UBA-FCEyN-LSC). Buenos Aires. Argentina
Fil: Marshall, Guillermo Ricardo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación. Laboratorio de Sistemas Complejos (UBA-FCEyN-LSC). Buenos Aires. Argentina