La orientación del agua de la superficie de platino dicta la cinética de la reacción de evolución del hidrógeno en...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de la superficie
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La cinética de la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en superficies de platino (Pt) en medios alcalinos no se comprende completamente.
• La comprensión de la cinética de HER dependiente del pH es crucial para los procesos electroquímicos eficientes.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos a nivel molecular que rigen la cinética de HER dependiente del pH en las superficies de platino en condiciones alcalinas.
• Para aclarar el papel del agua interfacial y los adsorbados superficiales en el rendimiento de HER.

Principales métodos:

• Espectroscopía de transporte eléctrico (ETS) y voltametría cíclica combinadas para sondear la superficie de Pt.
• Se han realizado experimentos en un rango de valores de pH (pH 7-13).
• Utilizó cálculos de potencial fijo y análisis de enlaces químicos.

Principales resultados:

• Se observó un cambio significativo en la pendiente de HER Tafel de ~ 110 mV / década (pH 7-10) a ~ 53 mV / década (pH 11-13), lo que indica una cinética acelerada a un pH más alto.
• Los estudios ETS revelaron un cambio dependiente del pH en la conductividad alrededor del pH 10, correlacionado con cambios en los adsorbados superficiales.
• Los cálculos indicaron un cambio en la orientación del agua interfacial de O-abajo a H-abajo por encima de pH 10.

Conclusiones:

• La cinética acelerada de HER a un pH más alto se atribuye a una reorientación de las moléculas de agua interfaciales.
• Esta reorientación debilita el enlace OH, modifica la vía de reacción y mejora el rendimiento de HER.
• Proporciona una comprensión a nivel molecular de la cinética del HER dependiente del pH en medios alcalinos.