Membrana basada en nanohojas de CdPS₃ con alta conductividad de protones habilitada por las vacantes de Cd

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El transporte de protones en nanocanales es vital para el almacenamiento y la conversión de energía.
• Los materiales corrientes como el Nafion tienen una conductividad limitada (≤ 0,2 S/cm).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas membranas con conductividad iónica mejorada para aplicaciones energéticas.
• Investigar el papel de las vacantes de metales de transición en el transporte de iones.

Principales métodos:

• El ensamblaje de membranas mediante nanohojas bidimensionales de tricalcogenuro de fósforo de metales de transición.
• Caracterización de la conductividad de protones y iones de litio en condiciones de humedad y temperatura variables.

Principales resultados:

• Una membrana Cd$_{0.85}$PS$_{3}$Li$_{0.15}$H$_{0.15}$ logró una conductividad de protones de ~0.95 S/cm a 90°C y un 98% de humedad relativa.
• La alta conductividad de protones se atribuye a los abundantes donantes de protones, la fácil desorción y la excelente hidratación facilitada por las vacantes de cadmio.
• Se observó una conductividad súper alta de iones de litio en las membranas Cd$_{0.85}$PS$_{3}$Li$_{0.3}$ y Mn$_{0.77}$PS$_{3}$Li$_{0.46}$.

Conclusiones:

• Las vacantes de metal de transición en estas membranas de nanohojas permiten una conductividad iónica excepcionalmente alta.
• Estos nuevos materiales ofrecen una alternativa prometedora para dispositivos avanzados de almacenamiento y conversión de energía.