Electrochemical reduction of the O2 molecule to the radical ion – A theoretical approach

Wie in vielen Zweigen der Wissenschaft, um nicht von der Kultur im Allgemeinen zu reden, so gibt es auch in der Elektrochemie eine Reihe von wiederkehrenden Themen: Forschungsgebiete, die eine Zeit lang populär sind, dann verblassen, wenn ihre Möglichkeiten erschöpft scheinen, um Jahrzehnte später wieder aktuell zu werden, wenn Fortschritte in experimentellen oder theoretischen Techniken neue Forschungsmöglichkeiten eröffnen. Ein gutes Beispiel sind Brennstoffzellen, die fünf solcher Zyklen durchlaufen haben; aber hier soll ein allgemeineres Konzept der Kinetik diskutiert werden, nämlich der präexponentielle Faktor einer Geschwindigkeitskonstanten, der bisher zwei solcher Zyklen durchlaufen hat. Der erste Zyklus umfasst etwa die Zeitspanne 1950 bis 1980, als die Methoden der elektrochemischen Kinetik entwickelt wurden und die Interpretationen auf der Theorie des Übergangszustands basierten. Der zweite wurde durch die Wiederentdeckung der Kramers‐Theorie für Reaktionen in kondensierten Phasen ausgelöst. Dieser Kurzaufsatz soll zeigen, dass es Zeit für einen dritten Zyklus ist, der auf neuen Ergebnissen in der Elektrokatalyse beruht.

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“…(15) Sie geschieht immer in zwei Stufen;i n saurer Lçsung ist der erste Schritt die Volmer-Reaktion [Gl.…”

Section: Wasserstoffentwicklungunclassified

Der präexponentielle Faktor in der Elektrochemie

Chen

Santos

et al. 2018

Angewandte Chemie

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“…Quantum chemical treatments of the electrode kinetics started with the work of Levich, Dogonadze, Chizmadzhev and Kuznetsov (see references in Refs. [29,[48][49][50][51][52]). Substantial progress has been made in developing microscopic concepts of the inner sphere reorganization contribution, and also of bond breaking and adsorption (see Ref.…”

Section: Electrode Kineticsmentioning

confidence: 99%

“…Recently, the ORR has attracted the close attention of theoreticians who performed quantum chemical calculations of reaction intermediates using different computational approaches [29,[140][141][142][143][144][145][146]. Potential energy surface profiles for the 2e and 4e O 2 reduction on Pt have been considered, the 4e path being identified as the dominant one [144,145,147].…”

Section: Reaction Mechanisms: Relation To the Electrode Materialsmentioning

confidence: 99%

“…For decades electrochemistry and electrocatalysis remained basically empirical disciplines. This has drastically changed, however, in the last three decades with the emergence of electrochemical surface science [11][12][13] owing to the advances in (i) the preparation of well-defined single-crystal electrodes, (ii) the introduction of UHV-based [14] and especially in situ methods of surface characterization [15] (including vibrational spectroscopy [16][17][18], X-ray absorption spectroscopy [19] and scattering [20], scanning probe microscopy [21][22][23], second harmonic generation [24], electrochemical NMR [25,26], the electrochemical quartz crystal microbalance [27] and differential electrochemical mass spectrometry [28]) and (iii) ab initio quantum mechanical approaches to the description of the structure of the double layer [29][30][31] and the kinetics of charge transfer reactions [32][33][34].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Fundamentals of Electrocatalysis

Krischer

Savinova

2008

Handbook of Heterogeneous Catalysis

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The sections in this article are Introduction The Electrical Double Layer and Potentials The Electrical Double Layer The Work Function of an Electrode, the Electrode Potential and the Potential of Zero Charge Potentials in Galvanic or Electrolytic Cells Electrode Kinetics Kinetics of One‐Step Electrode Reactions Multistep Reactions Fundamentals of Electrocatalysis Primary Effects: Heat of Adsorption and Volcano Plots Secondary Effects: Double Layer Structure The Hydrogen Oxidation/Evolution Reaction Reaction Kinetics and Mechanisms Influence of the Electrode Material on the HER / HOR Hydrogen Adsorption on Electrode Surfaces The Oxygen Reduction and the Oxygen Evolution Reaction Reaction Mechanisms: Relation to the Electrode Material Oxygen Adsorption and Formation of Surface Oxides and Their Relation to the ORR Structural and Particle Size Effects in the ORR ORR Electrocatalysis for Low‐Temperature Fuel Cells Oxygen Evolution Reaction Outlook Acknowledgement

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“…An pas- [13] und Hush [14] [15] welche die Ideen der Marcus-Hush-Theorie mit dem Anderson-Newns-Modell [16,17] [11] gemäß der Marcus-Theorie ist die Reorganisierungsenergie l etwa die Hälfte der Solvatisierungsenergie. Der resultierende Wert von 1.85 eV liegt nahe bei dem mittleren Wert, den Hartnig und Koper [19] aus Moleküldynamiksimulationen für dieses Redoxpaar erhalten haben, und ist etwas grçßer als der Wert, der von Ignaczak et al [20] schlecht? Dort wird der erste und geschwindigkeitsbestimmende meist in Form von Gleichung (2) angegeben.…”

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Warum ist Gold in alkalischer Lösung so ein guter Katalysator für die Sauerstoffreduktion?

et al. 2012

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An Goldelektroden wurde die O2‐Reduktion in alkalischer Lösung theoretisch untersucht. Der günstigste Reaktionsweg führt direkt zu adsorbiertem O2−, aber die Aktivierungsenergie für den indirekten Weg, mit einem Elektronentransfer in der äußeren Sphäre zu einem solvatisierten O2−, ist nur wenig höher. Anders als im Sauren spielt die d‐Band‐Katalyse im Alkalischen keine Rolle. Erklärt wird auch, warum Gold in saurer Lösung ein schlechterer Katalysator ist.

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Electrochemical reduction of the O2 molecule to the radical ion – A theoretical approach

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Der präexponentielle Faktor in der Elektrochemie

Der präexponentielle Faktor in der Elektrochemie

Fundamentals of Electrocatalysis

Warum ist Gold in alkalischer Lösung so ein guter Katalysator für die Sauerstoffreduktion?

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