Rolle des präexponentiellen Frequenzfaktors in der Elektrokatalyse

Kennen wir alle Faktoren, die für Reaktionsgeschwindigkeit der Elektrokatalyse relevant sind?

Die meisten Untersuchungen zur Beschleunigung wichtiger elektrokatalytischer Reaktionen fokussieren sich auf die Minimierung der Aktivierungsenergie durch Abstimmung der Adsorptionsenergien der wichtigsten Zwischenprodukte. Dieser herkömmliche Ansatz, die Reaktionsgeschwindigkeit durch eine Verringerung der Aktivierungsenergie zu erhöhen, ist etabliert und hat sich in vielen Fällen als wertvoll erwiesen. In einer in ChemElectroChem open access erschienenen Arbeit wird auf den präexponentiellen als Hauptfaktor für die elektrokatalytische Reaktionsgeschwindigkeit eingegangen.

A.R. Zeradjanin et al. Electrocatalysis Beyond 2020: How to Tune the Preexponential Frequency Factor © ChemElectroChem 42022 WILEY-VCH

Interessanterweise erwies sich der Ansatz, die Reaktionsgeschwindigkeit durch eine Verringerung der Aktivierungsenergie zu erhöhen, jedoch in einigen Fällen als unzureichend oder sogar irreführend. Ein Team von Wissenschaftlern rund um Aleksandar R. Zeradjanin und Praveen Narangoda, wissenschaftliche Mitarbeiter am MPI CEC im Department Heterogene Reaktionen (Prof. Schlögl), hat jetzt erkannt, dass in einigen Fällen der präexponentielle Frequenzfaktor der Hauptfaktor für die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Die moderne Elektrokatalyse lässt diesen Aspekt fast vollständig außer Acht.

Das Team hatte herausgefunden, dass in einigen sehr wichtigen Beispielen die Leistungssteigerung von Elektrokatalysatoren nicht auf eine veränderte/minimierte Aktivierungsenergie zurückgeführt werden kann. In der oben erwähnten Arbeit werden daher Fragen aufgeworfen, die für die Zukunft der Elektrokatalyse und der elektrochemischen Energieumwandlung relevant sind. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem präexponentiellen Faktor als Hauptfaktor für die elektrokatalytische Reaktionsgeschwindigkeit.

Der Artikel erscheint auch unter dem Hot Topic: Water Splitting und in der Wolfgang Schuhmann Festschrift. Darüber hinaus wird das Paper als VIP (very important paper) hervorgehoben und als Front Cover von ChemElektroChem geführt.

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