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超越电化学 CO2 还原的 Tafel 分析
ChemRxiv Pub Date : 2022-11-28 , DOI: 10.26434/chemrxiv-2022-9rx0m
Kaitlin Rae M. Corpus 1, 2 , Justin C. Bui 1, 2 , Aditya M. Limaye 3 , Lalit M. Pant 2, 4 , Karthish Manthiram 5 , Adam Z. Weber 2 , Alexis T. Bell 1, 2
ChemRxiv Pub Date : 2022-11-28 , DOI: 10.26434/chemrxiv-2022-9rx0m
Kaitlin Rae M. Corpus 1, 2 , Justin C. Bui 1, 2 , Aditya M. Limaye 3 , Lalit M. Pant 2, 4 , Karthish Manthiram 5 , Adam Z. Weber 2 , Alexis T. Bell 1, 2
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活性和选择性催化剂的开发和表征对于模拟和优化使用可再生能源的化学品和燃料的电化学合成至关重要。作为电极电势函数的特定产物的电化学生成速率可以用 Tafel 方程描述,该方程取决于两个参数:Tafel 斜率(或相关的转移系数)和交换电流密度。然而,计算 Tafel 斜率的常用方法是主观的,并且受到与产品量化相关的挑战导致的数据不足的限制,并且如此处所示,传质的影响、传质边界层中发生的本体反应以及发生竞争性表面反应。从实验数据中提取的 Tafel 斜率误差也会导致交换电流密度估计误差。为了解决这些问题,我们提出了一种技术,该技术利用基于物理建模的统计学习方法来计算具有量化不确定性的动力学参数(传递系数和交换电流密度)。该方法应用于在类似实验条件下获得的 Ag 催化剂上将 CO2 电化学还原为 CO 和 H2 的 21 组数据。我们发现传递系数和交换电流密度的拟合值不会收敛到一组唯一的值,并且这些参数之间存在明显的相关性;然而,CO 和 H2 形成的交换系数的最可能值与该参数的 DFT 预测值相当吻合。虽然探索的系统相对简单,但开发的技术可用于评估许多其他电化学过程的传递系数和交换电流密度。
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更新日期:2022-11-28
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