PEMFC 기반 수소 펌프 측정을 통한 Pt 전극 촉매의 수소 산화 및 진화 반응 동역학의 압력 및 온도 의존성

수소 산화 및 진화 반응(HOR/HER)은 전기분해와 연료 전지에서의 중요성으로 인해 폭넓은 적용을 위해 광범위하게 연구되어 왔다. 그러나 그 동역학이 매우 빠르기 때문에, 동역학 데이터는 매우 빠른 질량 수송을 제공하는 실험 설비로만 얻을 수 있어 수소 부분 압력(p H2)과 높은 초과 전압에서의 동역학적 제한이 완전히 이해되지 않았다. 여기에서는 PEMFC 기반 H2 펌프 접근 방식을 사용하여 탄소 지지 플래티넘(Pt/C)의 HOR/HER 동역학의 온도 및 압력 의존성에 대한 자세한 동역학적 조사 결과를 보고한다. 초저량의 플래티넘을 사용하여, 우리는 Pt 표면에 흡착된 수소 원자에 의해 증가하는 표면 덮개와 함께 수소 흡착 엔탈피의 감소 효과로 인해 Pt에서 HOR/HER의 겉보기 활성화 에너지가 p H2의 증가와 함께 증가함을 보여주었다. 결과적으로 p H2에 대한 HOR/HER 반응 차수도 온도에 따라 달라진다. 우리는 또한 HOR이 높은 HOR 초과 전압에서 한계 전류에 도달하며, 이는 p H2에 직접적으로 비례하고 압력에 독립적인 활성화 에너지를 나타낸다는 것을 관찰하였다. 우리는 이것을 Tafel 반응의 속도 제한 또는 질량 수송 제한에 의한 수소 흡착 속도의 제한으로 설명한다.