| محاسبات نظریه تابعی چگالی اتم منفرد نیکل بر عملکرد الکتروکاتالیست واکنش احیای اکسیژن |
| کد مقاله : 1164-17THECSI |
| نویسندگان |
|
سینا زمانی * مهندسی شیمی دانشکده مهندسی شیمی،نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت نهران ایران |
| چکیده مقاله |
| الکتروکاتالیز اکسیژن به دلیل اهمیت آن برای تبدیل و ذخیره انرژی در حوزه الکتروشیمی و کاتالیز مورد توجه است. واکنش احیای اکسیژن (ORR) به عنوان جزء محدود کننده در سامانه‌های الکتروشیمیایی شناخته می‌شود که در محلول‌های آبی برگشت-ناپذیر است و شامل مراحل مختلف جذب/دفع گونه های حاوی اکسیژن است. با توجه به ماهیت برگشت‌ناپذیر واکنش‌های احیای اکسیژن، استفاده از الکتروکاتالیست‌ها برای به حداقل رساندن بیش پتانسیل از اهمیت بالایی برخوردار هستند. الکتروکاتالیست‌ها تبدیل انرژی الکتریکی و شیمیایی در پیل‌های سوختی و سیستم‌های الکترولیز را تسهیل می‌کنند. تاکنون پلاتین و مواد مبتنی بر آن کارآمدترین الکتروکاتالیست ORR بوده‌اند. اما چالش‌هایی نظیر کمیابی، هزینه بالا و پایداری ضعیف، آن‌ها را از کاربردهای تجاری در مقیاس بزرگ باز می‌دارد. برای بهبود شرایط، کاتالیست‌های فلزات غیرنجیب به عنوان جایگزینی برای پلاتین درنظر گرفته شده‌اند. در سال‌های اخیر، اصلاح شیمیایی گرافن به عنوان یک راه موثر برای حل این مشکل مورد توجه قرار گرفته است. طراحی منطقی فصل مشترک الکتروکاتالیستی شامل انتخاب الکترود، غلظت الکترولیت و ساختار بهینه آن‌ها نیاز به تعیین روابط غلظت-ساختار- تابع دارد. محاسبات ساختار الکترونی، اکثرا با چارچوب تئوری تابعی چگالی (DFT) انجام می‌شود که به توسعه‌ی ارتباطات فوق‌الذکر برای تعیین تاثیر انرژتیک واکنش‌های ابتدایی توسط غلظت و ساختار الکتروکاتالیست کمک می‌کند. DFT می‌تواند انرژی‌های جذب گونه‌های شیمیایی را تخمین بزند، موانع انرژی فعال‌سازی واکنش‌ها را تعیین کند، اطلاعات ساختار الکترونی را ارائه دهد و آن را به ابزاری قدرتمند برای کشف مکانیسم واکنش‌ها تبدیل کند. در این تحقیق محاسبات تئوری تابعی چگالی برای منفرد اتم نیکل مورد بررسی قرار گرفت. |
| کلیدواژه ها |
| الکتروکاتالیست، نظریه تابعی چگالی، اتم منفرد نیکل ، واکنش احیای اکسیژن |
| وضعیت: چکیده برای ارائه شفاهی پذیرفته شده است |