Nucleação heterogênea e transientes de corrente em células eletrolíticas

Abstract

Neste trabalho desenvolvemos dois modelos para descrever os transientes de corrente que se verificam em células eletrolíticas durante a deposição de íons metálicos sobre substratos semicondutores. Um desses modelos concebe um processo descrito por dois estágios. No primeiro desses estágios utiliza-se a teoria de processos estocásticos para representar o movimento dos íons em regiões distanciadas do substrato (eletrodo). No segundo, desenvolvem-se argumentos heurísticos para determinar a probabilidade de adesão de um íon à superfície do substrato, uma vez que ele tenha executado o movimento considerado no primeiro estágio. Com este artifício é possível considerar o transporte difusivo no volume da solução eletrolítica e a reação de redução sobre o eletrodo. Os resultados permitem distinguir três tipos de nucleação que orientam o processo de crescimento de depósitos sobre a superfície catalítica, as nucleações instantânea, progressiva e mista. Comparações dos resultados teóricos com dados experimentais, sugerem outro modelo mais simples e eficaz. Este, resume-se em uma equação diferencial com condições de contorno apropriadas. Uma dessas condições, dependente do tempo, mimetiza a evolução das reações de redução sobre a superfície do eletrodo. Também este modelo tem resultados comparados com dados experimentais. Desta comparação consegue-se verificar ser ele mais adequado para descrever os transientes de corrente diretos, sem a necessidade de desenvolver o habitual processo de dupla normalização utilizado na literatura e que, como discutimos, obscurece alguns aspectos relevantes na descrição do fenômeno.