La microestructura inducida por redox y la dinámica de fase en el níquel: ideas de la difracción de rayos X...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la superficie
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• El níquel policristalino (Ni) es crucial para la catálisis y el almacenamiento de hidrógeno.
• Comprender su evolución microstructural y de fase durante el ciclo redox es vital para optimizar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución microstructural y de fase del Ni durante el ciclo redox en ambientes de O2, H2 y H2O.
• Elucidar los mecanismos de las transiciones de fase y su cinética.

Principales métodos:

• Se empleó la difracción de rayos X sincrotrón in situ para controlar los cambios microstruturales del Ni.
• Se realizó un análisis cinético utilizando el modelo Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov.

Principales resultados:

• La oxidación en O2 indujo (111) la textura, que se perdió con la posterior reducción y reoxidación.
• La exposición a H2 condujo a la disolución de protones y una transición de fase desde el cúbico centrado en la cara (FCC) al hexagonal cerrado (HCP) Ni.
• La exposición a H2O dio lugar a la formación de gamma-NiOOH y HCP Ni debido a la permeación de protones.
• Se observaron distintas cinéticas de crecimiento 1D y 3D para NiO, gamma-NiOOH y HCP Ni en superficies de Ni preoxidadas y prístinas, respectivamente.

Conclusiones:

• El ciclo redox causa cambios microstruturales irreversibles en el Ni.
• El hidrógeno y el agua juegan un papel crítico en las transformaciones de fase de Ni.
• La evolución controlada de la microestructura y la fase es clave para la ingeniería de catalizadores basados en Ni y sistemas de almacenamiento de hidrógeno.