Elucidación simultánea de entornos sólidos y de solución de manganeso a través de la espectroscopia de estructura...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de Zn/MnO2 (AZMOB) son prometedoras para el almacenamiento de energía a nivel de red.
• Comprender la evolución de la fase sólida del cátodo y el manganeso disuelto es clave para la retención de la capacidad.
• Los procesos redox de disolución y deposición complican los estudios mecanicistas.

Objetivo del estudio:

• Introducir y demostrar un análisis de estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS) operando en varias fases.
• Para caracterizar simultáneamente las fases acuosa y sólida en las reacciones redox de Mn.
• Proporcionar información sobre los mecanismos electroquímicos complejos que involucran materiales activos sólidos y disueltos.

Principales métodos:

• Análisis de la estructura fina de absorción de rayos X extendida en varias fases (EXAFS).
• Pruebas electroquímicas en varios electrolitos (ZnSO4, Zn(CF3SO3) 2, Zn(CH3COO) 2).
• Espectroscopia Raman complementaria y microscopía electrónica de transmisión (TEM).

Principales resultados:

• Se observaron entornos de coordinación de manganeso similares en diferentes electrolitos.
• Se identificaron diferencias cuantitativas en la distribución de las especies de Mn{n+) en las fases sólida y en solución.
• Operando EXAFS se caracterizaron con eficacia los sólidos multifásicos poco cristalinos y las especies disueltas.

Conclusiones:

• El enfoque de EXAFS multifase operando desarrollado permite la caracterización simultánea de las fases sólidas y las especies de solución.
• Esta metodología proporciona una visión crítica de los complejos mecanismos de AZMOB.
• Los hallazgos contribuyen a avanzar en la retención de capacidad para aplicaciones de almacenamiento de energía a nivel de red.