पहली सिद्धांतों से ऑक्सीजन विकास इलेक्ट्रोकैटलिस्ट के लिए डिज़ाइन मानदंड: एक एकीकृत सामग्री-स्क्रीनिंग दृष्टिकोण का परिचय

ऑक्सीजन विकास प्रतिक्रिया (OER) प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन (PEM) इलेक्ट्रोलाइजर्स में एक बाधा है क्योंकि एनोड पक्ष पर गैसीय ऑक्सीजन के निर्माण के लिए संतोषजनक करंट घनत्व प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण ओवरपोटेंशियल की आवश्यकता होती है। पिछले वर्षों में, OER गतिविधि में सुधार के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री की खोज के लिए काफी शोध किए गए हैं। इसमें, साहित्य में विभिन्न ढांचे प्रस्तावित किए गए हैं। पारंपरिक विधि जो कम्प्यूटेशनल हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड दृष्टिकोण पर आधारित है, सरल बाइंडिंग ऊर्जा के आकलन पर निर्भर करती है, जो शून्य ओवरपोटेंशियल पर वोल्केनो प्लॉट में अनुवादित होने के लिए रैखिक स्केलिंग संबंधों को व्युत्पन्न करती है। हाल ही में, पारंपरिक वोल्केनो अवधारणा का विस्तार किया गया था, जिसमें लागू ओवरपोटेंशियल और गति को ओवरपोटेंशियल-निर्भर वोल्केनो वक्र या गतिशील स्केलिंग संबंधों को व्युत्पन्न करके ध्यान में रखा गया था। एक वैकल्पिक ढांचा इलेक्ट्रोकैमिकल-स्टेप सिमेट्री इंडेक्स (ESSI) के लिए है, जिसे संभावित OER इलेक्ट्रोकैटलिस्ट की खोज में बेहतर माप के रूप में सुझाव दिया गया था। अभी तक, इन विविध विधियों के बीच कोई संबंध नहीं है, और यह स्पष्ट नहीं है कि इनमें से कौन सी विधि सामग्री-स्क्रीनिंग उद्देश्यों के लिए सबसे उपयुक्त है। OER के संक्रमण-मेटल ऑक्साइड, पोर्फिन्स, पेरोव्सकाइट्स, धातु ऑक्साइड और कार्यात्मक ग्रेफाइट सामग्री के उदाहरण पर, रैखिक स्केलिंग संबंधों, गतिशील स्केलिंग संबंधों, ओवरपोटेंशियल-निर्भर वोल्केनो प्लॉट और ESSI का एक शक्तिशाली संयोजन प्रस्तुत किया गया है। जबकि इस एकीकृत दृष्टिकोण के लिए कम्प्यूटेशनल लागत पारंपरिक वोल्केनो विश्लेषण के समान हैं, अंतर्निहित ढांचे में एकल प्रयोगात्मक इनपुट पैरामीटर को शामिल करने से उत्प्रेरक डिजाइन में अनुकरणीय अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में मदद मिलती है, जिससे बाइंडिंग ऊर्जा, लागू ओवरपोटेंशियल, निर्णायक प्रतिक्रिया मध्यवर्ती, दर-निर्धारण प्रतिक्रिया चरण, और उत्प्रेरक सममिति जैसे विभिन्न पहलुओं पर विचार किया जा सके। सामग्री-स्क्रीनिंग अध्ययनों के लिए ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान में मल्टीइलेक्ट्रॉन प्रक्रियाओं के लिए गतिविधि मानचित्रों की अवधारणा का उपयोग करने का सुझाव दिया गया है, जैसा कि इस योगदान में पेश किया गया है।