آلية تفاعل اختزال الأكسجين على كاثود خلايا الوقود من سبيكة Pt3Ni

نستخدم الميكانيكا الكمومية، ونظرية الكثافة الوظيفية عند مستوى PBE، للتنبؤ بتفضيلات مواقع الربط وحواجز التفاعل لجميع الوسائط المشاركة في تفاعل اختزال الأكسجين (ORR) على السطح منخفض الطاقة من سبيكة Pt3Ni. هنا نحسب أن الطبقة السطحية م depleted من Ni (100% Pt) بينما الطبقة الثانية غنية بـ Ni (50% Pt) كما هو موضح بالتجربة. على الرغم من أن الطبقة العليا نقية من Pt، نجد أن طبقة تحت السطح من Ni تفرض تفضيلات قوية في مواقع الربط لمعظم الوسائط، مما يؤثر بدوره بقوة على حواجز التفاعل. هذا التفضيل القوي يؤدي إلى اعتماد قوي لمواقع الحواجز. مع اعتبار الماء كمذيب، نتوقع أنه، عند تغطية منخفضة من Oad و OHad، تكون الحاجز للخطوة المحددة لمعدل التفاعل هو 0.81 eV، بينما عند تغطية عالية، ينخفض هذا الحاجز إلى 0.43 eV. يمكن مقارنتها بحاجز يبلغ 0.50 eV لـ Pt النقي، مما يفسر معدل ORR المحسن لسبيكة Pt3Ni. نبلغ عن النتائج لكل من البيئات الغازية والبيئية المائية.