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Electrolysis03:00

Electrolysis

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In a galvanic cell, the electrical work is done by a redox system on its surroundings as electrons produced by the spontaneous redox reactions are transferred through an external circuit. Alternatively, an external circuit does work on a redox system by imposing a voltage sufficient to drive an otherwise nonspontaneous reaction in a process known as electrolysis. For instance, recharging a battery involves the use of an external power source to drive the spontaneous (discharge) cell reaction in...
30.2K
Redox Equilibria: Overview01:23

Redox Equilibria: Overview

1.5K
A reduction-oxidation reaction is commonly called a redox reaction. In a redox reaction, electrons are transferred from one species to another rather than being shared between or among atoms. The reducing agent or reductant is the species that loses electrons and gets oxidized in the process. The species that gains electrons and gets reduced in the process is the oxidizing agent or oxidant. Redox reactions are represented as two separate equations called half-reactions, where one equation...
1.5K
Redox Reactions01:24

Redox Reactions

58.3K
Oxidation-reduction or redox reactions involve the transfer of electrons from one molecule or atom to another. When an atom gains an electron, another atom must lose an electron, meaning oxidation and reduction must occur together. Since the redox occurs in pairs, the atom that gets oxidized is also called the reducing agent or reductant, and the atom that is reduced is also called the oxidizing agent or oxidant. A straightforward way to remember the definitions of oxidation and reduction is...
58.3K
Redox Reactions01:27

Redox Reactions

904
Redox reactions are vital biochemical processes that underpin energy metabolism in cells. These reactions involve the transfer of electrons between molecules, occurring in tandem as oxidation and reduction. Oxidation refers to the loss of electrons, while reduction denotes their gain. This coupling ensures the seamless flow of electrons through metabolic pathways. For example, in bacterial metabolism, glucose undergoes oxidation to carbon dioxide, while oxygen is simultaneously reduced to...
904
Oxidation-Reduction Reactions03:11

Oxidation-Reduction Reactions

75.0K
Oxidation–Reduction Reactions
75.0K
Ladder Diagrams: Redox Equilibria01:30

Ladder Diagrams: Redox Equilibria

768
Ladder diagrams are useful tools for understanding redox equilibrium reactions, especially the effects of concentration changes on the electrochemical potential of the reaction. The vertical axis in the redox ladder diagrams represents the electrochemical potential, E. The area of predominance is demarcated using the Nernst equation.
Consider the Fe3+/Fe2+ half-reaction, which has a standard-state potential of +0.771 V. At potentials more positive than +0.771 V, Fe3+ predominates, whereas Fe2+...
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Cómo el pH del electrolito afecta la reacción de reducción de oxígeno

Jay T Bender1, Rohan Yuri Sanspeur2, Nicolas Bueno Ponce3

  • 1McKetta Department of Chemical Engineering, University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712, United States.

Journal of the American Chemical Society
|October 1, 2025
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

El pH del electrolito impacta significativamente las tasas de reacción de reducción de oxígeno (ORR), especialmente para los catalizadores de enlace débil como el oro y la plata. Esto se debe a que los campos eléctricos alteran las energías de unión intermedias, lo que influye en la actividad catalítica.

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Área de la Ciencia:

  • La electroquímica
  • Ciencias de los materiales
  • Catálisis

Sus antecedentes:

  • El pH del electrolito es un factor crítico que influye en la cinética y la selectividad de la reacción de reducción de oxígeno (ORR).
  • Los mecanismos precisos por los cuales el pH afecta las tasas de ORR de manera diferente en varios catalizadores siguen sin estar claros.
  • La comprensión de estos efectos dependientes del pH es crucial para el diseño de electrocatalizadores eficientes.

Objetivo del estudio:

  • Para aclarar las razones fundamentales detrás de la sensibilidad al pH variable de las tasas de ORR en diferentes catalizadores metálicos.
  • Investigar el papel de los campos eléctricos en la interfaz catalizador-electrolito en la mediación de los efectos del pH.
  • Para correlacionar los cambios en las energías de unión intermedias con las variaciones observadas de la velocidad ORR.

Principales métodos:

  • Estudios cinéticos experimentales de la ORR en varios electrodos metálicos (Pt, Ir, Ru, Pd, Au, Ag).
  • Simulaciones atómicas para modelar los efectos del campo eléctrico y las energías de unión intermedias.
  • Análisis de las etapas de transferencia de electrones acoplados a protones (PCET) y no PCET en el mecanismo ORR.

Principales resultados:

  • Las tasas de ORR en metales de fuerte unión (Pt, Ir, Ru, Pd) muestran una débil dependencia del pH, ya que las energías de unión intermedias se ven mínimamente afectadas por los campos eléctricos.
  • Las tasas de ORR en metales de enlace débil (Au, Ag) aumentan significativamente en electrolitos alcalinos debido a la estabilización del O2 adsorbido por campos eléctricos negativos.
  • El paso que determina la velocidad de la ORR no se ve alterado por el pH, pero la barrera de activación para la adsorción de O2 disminuye con catalizadores de unión débil.

Conclusiones:

  • Los efectos del pH en la ORR son impulsados principalmente por cambios inducidos por el campo eléctrico en las energías de unión intermedias.
  • Los catalizadores de fuerte unión muestran una baja sensibilidad al pH, mientras que los catalizadores de débil unión muestran una alta sensibilidad.
  • La adaptación del pH del electrolito puede ajustar la cinética de la ORR modificando las barreras de adsorción, especialmente para los materiales de unión débil.