表面電気化学に適用される連続モデルに関する実践的考慮事項

電気化学インターフェースにおける電解質のモデル化は、表面での電荷移動プロセスのab initioシミュレーションにおける主要な課題のままです。最近、ハイブリッド可極化連続モデル/ab initioモデルの開発により、計算効率的に溶媒和および電解質の電荷を扱うことが可能になりました。しかし、その適用には依然として課題が残っています。最近の文献では、収束を達成するためには大きなセルの高さが必要であり、これは深刻な計算コストを伴うことが報告されています。さらに、反応エネルギーの計算には、期待される電位へ表面電荷を調整するためのコストのかかる反復が必要です。本研究では、これらの課題を乗り越える方法を明らかにする、インターフェースの単純なコンデンサモデルを提示します。有限のセル高さに対するエネルギーの補正を導出し、追加の計算コストなしに大きなセルのエネルギーを得ることができます。さらに、一定の電荷で決定された反応エネルギーは一定の電位でのそれに容易にマッピングできることを示し、系を一定の電位に調整するための反復スキームを適用する必要がなくなります。これらの開発は、可極化連続モデルを表面電気化学に適用するための計算オーバーヘッドを約1桁以上削減することを表しています。