成果展示
质子交换膜燃料电池（Proton-exchange membrane fuel cells, PEMFCs）需要高效的电极-电解质界面来催化氧还原反应（ORR），其动力学取决于表面吸附的能量学和电解质环境。
基于此，荷兰莱顿大学Marc T. M. Koper（通讯作者）等人报道了非特异性吸附（non-specifically adsorbed, NSA）阴离子对Pt(111)电极上ORR动力学的影响，并且Pt(111)上阴离子浓度的ORR活性趋势不能基于热力学氧结合能描述符（即*OH结合能）来合理化。因此，作者引入了一个动力学描述符，其与Pt(111)上*O到*OH转变的动力学有关，这与酸性和碱性介质中电解质诱导的活性趋势密切相关。
此外，该动力学描述符还解释了全氟磺酸（perfluorosulfonic acid, PFSA）离聚物对ORR活性的影响。作者还讨论传统热力学描述符与本文的动力学描述符的组合如何合理化酸性和碱性介质中阶梯式Pt表面的不同ORR活性趋势。对比传统的火山（volcano）模型，作者改进的ORR活性的决定增强模型（包括热力学和动力学因素）更有利于反应的内在复杂性，并为更全面地理解决定Pt表面ORR率的各种因素提供了途径。
背景介绍
质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是一种优异的交通运输电源，但其运行能量效率仍远低于83%的热力学值，主要是因为阴极氧还原反应（ORR）的高过电位。由于铂（Pt）的高成本和低丰度目前是PEMFCs中ORR不可或缺的催化元素，因此大量研究致力于在组成、结构和几何形状方面构建Pt基纳米催化剂，实现了基本本征活性和在酸性环境中与行业相关的大规模活性。广泛采用的ORR描述符是氧或羟基吸附能，其依赖于催化剂的ORR活性在火山图中，最好的催化剂具有最佳的氧结合能，位于火山的顶部。然而，ORR有多个含氧中间体，它们不能全部独立优化。因此，打破比例关系面临巨大挑战，且取得实验成功有限。此外，（电）催化反应可能有多个描述符。对于ORR，当涉及到催化剂的性质时，氧结合能似乎是一个很好的描述符，但电解质对ORR活性也有显着影响，这与该描述符的预测不符。
图文解读
Pt(111)的CVs和ORR活性
文献信息
A kinetic descriptor for the electrolyte effect on the oxygen reduction kinetics on Pt(111). Nature Catalysis, 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00810-6.
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