La acidez del óxido modula las transformaciones estructurales en los titanatos de hidrógeno durante la inserción...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los titanatos de hidrógeno (HTO) son metaestables, óxidos de titanio en capas con agua y protones en la capa intermedia.
• La comprensión del papel de la química entre capas es crucial para las aplicaciones electroquímicas de las HTO, en particular la inserción de Li+.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo la química entre capas de las HTO influye en la inserción electroquímica de Li+.
• Correlar el rendimiento electroquímico con las propiedades físicas y químicas de los HTO.

Principales métodos:

• Operando la difracción de rayos X
• Espectroscopia de masas electroquímica diferencial in situ
• Resonancia magnética nuclear de protones en estado sólido
• Diseminación de neutrones casi elástica
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) de los primeros principios

Principales resultados:

• El potencial para la primera reacción de reducción se correlacionó con la acidez de los protones estructurales.
• La reducción electroquímica de protones estructurales produce gas hidrógeno (H2) y HTO litio.
• El gas H2 generado queda confinado dentro de la celosía HTO hasta la posterior oxidación.

Conclusiones:

• La transferencia electroquímica de electrones a protones estructurales es un mecanismo clave en las HTO.
• La evolución del hidrógeno puede ocurrir por debajo del potencial de reducción de hidrógeno estándar en las HTO.
• Los hallazgos tienen implicaciones para el diseño de hosts de inserción que contienen hidrógeno y agua para el almacenamiento de energía electroquímica.