Leiden Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mənbə: Təbiət Kimyası (2026). DOI: 10.1038/s41557-025-02063-9. https://www.nature.com/articles/s41557-025-02063-9

Mövcud elektrokimyəvi nəzəriyyə real platin elektrodlarını kifayət qədər təsvir etmir. Leyden Universitetinin alimləri ilk dəfə olaraq qeyri-kamil platin səthlərinin təsirini xəritələşdiriblər. Bu, hidrogen istehsalında və sensorlarda tətbiq olunmaqla bu elektrodların daha dəqiq təsvirini təmin edir.

Platin elektrodları elektrokimyəvi tətbiqlərdə mühüm rol oynayır. Onlar sensorlarda, katalizdə və yanacaq elementlərində, məsələn, yaşıl hidrogen istehsalında istifadə olunur. Bu inkişaflar əsas elektrokimyanın daha yaxşı və daha real şəkildə başa düşülməsini tələb edir. Mövcud nəzəriyyə çatışmır.

Platin elektrodunun səthi hamar görünür. Lakin atom səviyyəsinə yaxınlaşdırsanız, sözdə qüsurları olan nizamsız bir mənzərə görürsünüz. Bunlar orada baş verən elektrokimyəvi reaksiyalara təsir göstərir. Ph.D. namizədləri Nicci Lauren Fröhlich və Jinwen Liu bu təsiri Leiden Kimya İnstitutunda professor Mark Koper və dosent Katharina Doblhoff-Dierin rəhbərliyi altında araşdırdılar. Onların nəticələri Nature Chemistry jurnalında dərc olunub .

Nəzəriyyə platin elektrodları üçün çatışmazlıq yaradır

Liu deyir ki, “Elektrokimyəvi texnologiyanın əsas komponentləri, məsələn, yanacaq elementləri, elektrolit və elektrolitdir”. İkisi arasındakı sərhəddə elektronların artıqlığı və ya çatışmazlığı yaranır ki, bu da elektrolitdən yüklü hissəcikləri cəlb edir. Bu, ayrılmış yüklərin sözdə elektrik ikiqat təbəqəsinin əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır.

Fröhlix deyir ki, “Bu ikiqat təbəqə nazikdir, lakin vacibdir, çünki hidrogen istehsalı kimi (elektro)kimyəvi reaksiyaların baş verdiyi yerdir. Elektrodun elektrik potensialı dəyişdikdə ikiqat təbəqə dəyişir. Qouy-Çepman-Stern nəzəriyyəsi bu dəyişiklikləri və ikiqat təbəqənin quruluşunu təsvir edir. “Lakin bu nəzəriyyə platin kimi realistik cərəyan elektrodları üçün işləmir”, Fröhlix izah edir.

Pilləkənli elektrod səthi təəccüblü nəticələr verir

Dörd il əvvəl Koper və həmkarları artıq bu nəzəriyyənin atom baxımından hamar səthə malik platin elektrodlarına belə aid olmadığını göstərmişdilər. İndi onlar daha kobud platin səthləri ilə nə baş verdiyini araşdırıblar. Fröhlich deyir: “Biz bir növ atom pilləkəninin əmələ gəldiyi müxtəlif platin kristal strukturlarına baxdıq, biz bunu pillə adlandırırıq. Bu, sənayedə istifadə olunan elektrod səthlərinə daha yaxındır”. Liu əlavə edir.

Tədqiqatçıların ölçdüyü kəmiyyətlərdən biri də tutum idi ki, bu da səthin müəyyən bir elektrod potensialında nə qədər yük saxlaya biləcəyini təsvir edir. Bu, birbaşa elektrik ikiqat təbəqəsinin quruluşu ilə əlaqədardır. “Təəccüblü bir tapıntı, bir pilləli quruluş növü üçün tutumun artması, digəri üçün isə azalması idi. Bu, əvvəllər müşahidə edilməmişdi”, – deyə Fröhlich bildirir.

Tədqiqatçılar elektrolit kimi çox durulaşdırılmış duz məhlulundan istifadə etməklə – əvvəlki işlərdən bir kəşf – həmçinin sıfır yük potensialını ölçə bildilər. Bu, elektrod səthindəki yükün tam olaraq sıfır və tutumun minimal olduğu elektrik potensialıdır . Bu, elektrod potensialının “dəniz səviyyəsi” kimi görünə bilən vacib bir istinad nöqtəsidir. Fröhlich deyir: “Bu potensial gözləniləndən daha müsbət oldu”.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Nəzəriyyə və simulyasiyalar necə izahat verir

Daha sonra Liu bu təəccüblü nəticələr üçün nəzəri izahat axtardı. “Biz aşkar etdik ki, eksperimental nəticələri yalnız pillələrdə baş verən kimyanı daxil etsək izah edə bilərik. Buna, məsələn, orada adsorbsiya olunan dissosiasiya məhsulları (məsələn, hidroksil qrupları) səbəb olur”, – deyə Liu izah edir.

Kvant kimyəvi simulyasiyaları göstərdi ki, pillələrdə hidroksil qruplarının adsorbsiyası sıfır yük potensialının müsbət dəyişməsinə səbəb olur. Bu, pilləli platin elektrodlarının daxili xüsusiyyətlərinə adsorbsiya olunmuş növlərin təsirinin əhəmiyyətini ortaya qoydu.

Bundan əlavə, tədqiqatçılar pilləli platin elektrodlarındakı ikiqat təbəqəni kifayət qədər yaxşı təsvir edən nisbətən sadə nəzəri model hazırladılar. Liu bildirir ki, “Əsas elementləri sadələşdirmək və əsas fizikanı ideallaşdırılmış, sözdə kontinuum səviyyəsində ələ keçirməklə bu hesablamalar cəmi bir neçə dəqiqə çəkir. Bu, həftələr və hətta aylar çəkə bilən kvant kimyəvi simulyasiyalarından kəskin şəkildə fərqlənir.”

Fröhlich deyir: “Bu tədqiqatla biz pillələr kimi atom miqyaslı kobudluğun real platin elektrodlarının işinə necə təsir edə biləcəyini anlamaq üçün böyük bir addım atdıq. Ümid edirik ki, bu, nəzəriyyə, təcrübələr və praktik tətbiqlər arasındakı boşluğu aradan qaldırmağa kömək edəcək.”

Nəşr detalları

Nicci L. Fröhlich və digərləri, Pilləli platin elektrodlarının elektrik ikiqat təbəqəsi üçün hərtərəfli model, Nature Chemistry (2026). DOI: 10.1038/s41557-025-02063-9 . www.nature.com/articles/s41557-025-02063-9

Jurnal məlumatları: Təbiət Kimyası 

Leiden Universiteti tərəfindən təmin edilir