Cinétique de la réaction d'oxydation/évolution de l'hydrogène sur platine polycristallin dans un électrolyte alcalin ordre de réaction par rapport à la pression d'hydrogène

Les réactions d'oxydation et d'évolution de l'hydrogène (HOR, HER) sont d'une importance capitale pour le développement de nouvelles piles à combustible à membrane alcaline et d'électrolyseurs, qui présentent un avantage de coût potentiel par rapport à leurs homologues fonctionnant à acide. Cependant, leur mécanisme reste mal compris même sur les surfaces de platine les plus catalytiquement actives, pour lesquelles un paramètre fondamental tel que l'ordre des réactions par rapport à la concentration d'hydrogène est encore inconnu. Dans cette optique, nous avons effectué des mesures avec électrode à disque rotatif sur Pt polycristallin dans 0,1 M de NaOH avec différentes pressions partielles d'hydrogène (entre 10 et 100 kPa H2), à partir desquelles nous avons dérivé un ordre de réaction de 1/2. Cette valeur a d'importantes implications sur la procédure à suivre afin de dériver des courants cinétiques exempts de contributions de diffusion. Plus précisément, les courants HOR doivent être corrigés pour le surpotentiel de diffusion et convertis en un courant cinétique libre de transport de masse en utilisant une version modifiée de l'équation de Koutecky-Levich qui prend en compte cet ordre de réaction non unitaires, tandis que le côté HER n'a besoin que d'une compensation ohmique en raison de l'impossibilité de sursaturer l'électrolyte avec H2. Plus important encore, nos résultats indiquent un mécanisme consistant en une adsorption dissociative (Tafel) combinée à une étape déterminante de transfert d'un électron (Volmer), dans des termes cohérents avec la vision bien établie de la force de liaison de l'hydrogène comme principal descripteur d'activité HOR/HER.