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dc.contributor.author
Bellora, Marina Soledad
dc.contributor.author
Cabello Charbonnier, Federico Manuel
dc.contributor.author
Barral, María Andrea
dc.contributor.author
Ciafardini, Marco
dc.contributor.author
Viva, Federico Andres
dc.contributor.author
Corti, Horacio Roberto
dc.contributor.author
Vildosola, Veronica Laura
dc.date.available
2024-02-27T15:53:10Z
dc.date.issued
2023-09
dc.identifier.citation
Bellora, Marina Soledad; Cabello Charbonnier, Federico Manuel; Barral, María Andrea; Ciafardini, Marco; Viva, Federico Andres; et al.; Effect of the Substrate and the Morphology on Electrochemical Separation of Lithium Isotopes: Insights from DFT; American Chemical Society; Journal of Physical Chemistry C; 127; 44; 9-2023; 21713-21720
dc.identifier.issn
1932-7447
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/228659
dc.description.abstract
The electrochemical separation of lithium isotopes has been revisited during the last years due to their applications in different aspects of nuclear technology, from the use of 7Li in the chemical treatment of pressurized water reactors to the production of tritium from 6Li for fusion nuclear plants. However, little is still known about the role played by each of the physicochemical variables in the separation factor, such as the applied overpotential, the electrolytes, or the materials used as electrodes. Particularly, a large isotope fractionation factor has been previously reported using planar nickel electrodes at very low overpotentials. In this work, we analyze how the electrode material (nickel or gold) and the morphology of the deposited lithium could affect the isotopic separation by means of Density Functional Theory (DFT) simulations. We consider the isotopic equilibrium exchange reaction between two phases: the strongly solvated lithium in solution and the adsorbed lithium structure onto the metallic substrates. The results suggest that there is a strong correlation between the strength of the deposited lithium bonds and the obtained fractionation. For the considered phases in equilibrium, the morphology with fewer and weaker lithium bonds could greatly improve the electrochemical isotope separation. Furthermore, we find that the bonding between lithium and the nickel surface is detrimental toward the enrichment. The calculations of lithium deposited onto gold indicate weaker bonds and, consequently, on average a larger fractionation factor R. These findings could guide the development of better electrochemical processes for lithium isotope separation, by clarifying not only the role of the lithium morphology, but also its relationship with the cathode material. DFT simulations have proven to be a useful tool to search for new materials that promote electrochemical isotopic separation.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Chemical Society
dc.rights
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
FIRST PRINCIPLE CALCULATIONS
dc.subject
ELECTROCHEMICAL SEPARATION OF LITHIUM ISOTOPES
dc.subject
DFT
dc.subject.classification
Física de los Materiales Condensados
dc.subject.classification
Ciencias Físicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
Effect of the Substrate and the Morphology on Electrochemical Separation of Lithium Isotopes: Insights from DFT
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2024-02-26T15:57:30Z
dc.journal.volume
127
dc.journal.number
44
dc.journal.pagination
21713-21720
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.description.fil
Fil: Bellora, Marina Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina
dc.description.fil
Fil: Cabello Charbonnier, Federico Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina
dc.description.fil
Fil: Barral, María Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina
dc.description.fil
Fil: Ciafardini, Marco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Viva, Federico Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina
dc.description.fil
Fil: Corti, Horacio Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
dc.description.fil
Fil: Vildosola, Veronica Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia Física (CAC). Departamento de Física de la Materia Condensada; Argentina
dc.journal.title
Journal of Physical Chemistry C
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.3c04679
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c04679
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