Dímetro molecular y inestabilidad de la red en un electrocatalizador de perovskita

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• La degradación estructural de los electrodos de óxido es un desafío clave en la electrólisis del agua.
• Se sabe que la reacción de evolución del oxígeno (OER) altera las superficies del electrocatalizador, pero los efectos en masa y la estabilidad de fase siguen siendo poco conocidos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de las condiciones OER en la estructura global y la estabilidad de fase de los electrocatalizadores de óxido.
• Para aclarar los mecanismos detrás de la degradación estructural y la amorfización en SrCoO3- bajo OER.

Principales métodos:

• Diseminación de rayos X inelástica resonante de alta resolución (RIXS).
• Los cálculos de los primeros principios.
• Pruebas electroquímicas en condiciones OER.

Principales resultados:

• SrCoO3- exhibe inestabilidad de celosía y amorfización bajo OER, impulsado por acoplamiento quimiomecánico.
• Se observó la formación de dímeros moleculares de O2 dentro de la red de perovskita a granel, desafiando las teorías existentes sobre la estabilidad de los dímeros de O2.
• Las barreras de baja energía para los reordenamientos atómicos en condiciones OER facilitan el estrés y la amorfización inducidos por la intercalación.

Conclusiones:

• La oxidación extrema durante el OER puede desestabilizar intrínsecamente las redes de electrocatalizadores de óxido, lo que lleva a una redox masiva de aniones y a un trastorno.
• La energía de amorfización, calculable a partir de los primeros principios, puede servir como una métrica para evaluar la estabilidad del electrocatalizador.
• Los hallazgos explican la inestabilidad y la formación de capas amorfas observadas en algunos materiales de óxido durante la electrólisis del agua.