Metrostat: desarrollo de potenciostato asequible con Arduino para experimentos electroquímicos

Metrostat: Development of an affordable potentiostat with Arduino for electrochemical experiments

Este artículo explica el proceso de diseño, construcción y evaluación del Metrostat, un potenciostato de bajo costo con Arduino para estudios electroquímicos. Para evaluar la relación costo-eficiencia, el Metrostat se comparó con un dispositivo comercial y con los dispositivos elaborados en otras investigaciones. También se realizaron experimentos de voltametría de barrido lineal, voltametría cíclica, polarización y cronoamperometría para evaluar el rendimiento del potenciostato. El equipo mostró una resolución en el potencial de 0,152 mV y en la corriente de 1,52 µA, comparables a los de un dispositivo comercial. La separación de las ramas en voltametría cíclica aumentó con la velocidad de barrido, en concordancia con la bibliografía consultada. Se obtuvieron voltamogramas cíclicos para la oxidación de ácido ascórbico a las concentraciones 2, 4 y 6 mM y curvas de polarización para la corrosión de acero al carbono similares a las reportadas en la bibliografía consultada. En cronoamperometría, se observó una relación lineal entre la corriente y la concentración de glucosa. Los resultados demuestran que el Metrostat tiene un rendimiento y sensibilidad comparables a los equipos comerciales a un precio considerablemente menor, esto lo convierte en una herramienta viable y eficiente para estudios electroquímicos en diversos campos como la química analítica, la ciencia de materiales y la bioquímica.

This paper explains the process of designing, building and evaluating the Metrostat, a low-cost Arduino-based potentiostat for electrochemical studies. To evaluate the cost-effectiveness, the Metrostat was compared with a commercial device and with devices developed in other researches. Linear sweep voltammetry, cyclic voltammetry, polarization and chronoamperometry experiments were also performed to evaluate the performance of the potentiostat. The equipment showed a potential resolution of 0.152 mV and current resolution of 1.52 µA, comparable to those of a commercial device. The separation of the branches in cyclic voltammetry increased with the scanning speed, in agreement with the literature consulted. Cyclic voltammograms were obtained for ascorbic acid oxidation at 2, 4, and 6-mM concentrations and polarization curves for carbon steel corrosion similar to those reported in the literature. In chronoamperometry, a linear relationship between current and glucose concentration was observed. The results demonstrate that the Metrostat has a performance and sensitivity comparable to commercial equipment at a considerably lower price, making it a viable and efficient tool for electrochemical studies in various fields such as analytical chemistry, materials science, and biochemistry.

Este trabalho explica o processo de projeto, construção e avaliação do Metrostat, um potenciostato de baixo custo baseado em Arduino para estudos eletroquímicos. Para avaliar a relação custo-benefício, o Metrostat foi comparado com um dispositivo comercial e com dispositivos desenvolvidos em outras pesquisas. Também foram realizados experimentos de voltametria de varredura linear, voltametria cíclica, polarização e cronoamperometria para avaliar o desempenho do potenciostato. O dispositivo apresentou uma resolução de potencial de 0,152 mV e uma resolução de corrente de 1,52 µA, comparável a um dispositivo comercial. A separação das ramificações na voltametria cíclica aumentou com a velocidade de varredura, de acordo com a literatura consultada. Foram obtidos voltamogramas cíclicos para a oxidação de ácido ascórbico em concentrações de 2, 4 e 6 mM e curvas de polarização para corrosão de aço carbono semelhantes às relatadas na literatura. Na cronoamperometria, foi observada uma relação linear entre a corrente e a concentração de glicose. Os resultados demonstram que o Metrostat tem desempenho e sensibilidade comparáveis aos dos equipamentos comerciais a um preço consideravelmente menor, o que o torna uma ferramenta viável e eficiente para estudos eletroquímicos em vários campos, como química analítica, ciência dos materiais e bioquímica.