通过电极/电解质动力学的第一性原理模拟深化对 Pt(111) 上析氢与氢氧化反应的理解
材料科学
2022-07-05 v1 化学物理
摘要
氢氧化反应 (HOR) 与析氢反应 (HER) 在基于氢的能源转换中起着重要作用。近来，碱性介质中令人困扰的性能表现引发了关于相关机理的争论，尤其是关于表面羟基 (OH*) 的作用。我们针对 Pt(111) 上的 HER/HOR 给出了全 pH 范围的电极/电解质动力学模拟，其中与电势相关的速率常数由密度泛函理论方法算出。极化曲线与实验观测吻合良好。发现 OH* 的稳定性不太可能是一个有效的活性描述符，因其与 HOR/HER 的起始电势无关。控制度分析揭示，碱性电流由 Tafel 步与 Volmer 步共同控制，而酸性电流仅由 Tafel 步控制，这解释了所观测到的 pH 依赖动力学。因此，除了调节氢结合能之外，也有可能通过加速 Tafel 步来降低碱性 HER/HOR 的过电势。
引用
@article{arxiv.1912.01152,
title = {Enhancing the understanding of hydrogen evolution and oxidation reaction on Pt(111) through ab initio simulations on electrode/electrolyte kinetics},
author = {Ling Liu and Yuyang Liu and Chungen Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.01152},
year = {2022}
}
备注
4 pages, 4 figures