Contribuciones termodinámicas, cinéticas y de transporte a la actividad de la evolución del hidrógeno y a las...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los electrolitos concentrados de agua en sal (WiSE) son cruciales para las baterías acuosas y la electrosíntesis.
• La reacción de evolución del hidrógeno (HER) es un proceso parásito que dificulta el rendimiento de WiSE al limitar el voltaje y la selectividad de la célula.
• La comprensión fundamental de la cinética de HER en las WiSE es limitada.

Objetivo del estudio:

• Evaluar cuantitativamente los factores termodinámicos y cinéticos que controlan la actividad de HER en 20 m LiTFSI.
• Para aclarar el papel de las impurezas y la concentración en la cinética de HER en WiSEs.
• Extender la metodología a otras formulaciones de WiSE.

Principales métodos:

• Análisis electroquímico de la cinética de HER en diferentes concentraciones y puridades de LiTFSI.
• Evaluación termodinámica de la actividad de los protones y los desplazamientos del potencial de equilibrio.
• Investigación de las WiSE que contienen acetato y nitrato.

Principales resultados:

• El aumento de la concentración de LiTFSI de 1 a 20 m desplazó el potencial de equilibrio de HER en 71 mV debido al aumento de la actividad de protones.
• La densidad de corriente de intercambio de HER (i_o) en 20 m LiTFSI fue significativamente menor en una pureza del 98% (0,56 μA/cm_Pt2) en comparación con la pureza del 99,95% (4,7 μA/cm_Pt2).
• La cinética de HER fue suprimida 8 veces y 32 veces en LiTFSI de alta y baja pureza de 20 m, respectivamente, en comparación con LiTFSI de 1 m.

Conclusiones:

• Tanto la concentración de WiSE como los niveles de impureza suprimen críticamente la cinética de HER.
• Los hallazgos proporcionan una comprensión cuantitativa del control de HER en las WiSE.
• Los métodos desarrollados son aplicables a diversas formulaciones de WiSE para aplicaciones electroquímicas mejoradas.