A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Cations Determine the Mechanism and Selectivity of Alkaline Oxygen Reduction Reaction on Pt(111) (2023)


Kumeda, T., Laverdure, L., Honkala, K., Melander, M. M., & Sakaushi, K. (2023). Cations Determine the Mechanism and Selectivity of Alkaline Oxygen Reduction Reaction on Pt(111). Angewandte Chemie, 62(51), Article e202312841. https://doi.org/10.1002/anie.202312841


JYU-tekijät tai -toimittajat


Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajatKumeda, Tomoaki; Laverdure, Laura; Honkala, Karoliina; Melander, Marko M.; Sakaushi, Ken

Lehti tai sarjaAngewandte Chemie

ISSN1433-7851

eISSN1521-3773

Julkaisuvuosi2023

Ilmestymispäivä20.11.2023

Volyymi62

Lehden numero51

Artikkelinumeroe202312841

KustantajaWiley-VCH Verlag

JulkaisumaaSaksa

Julkaisun kielienglanti

DOIhttps://doi.org/10.1002/anie.202312841

Julkaisun avoin saatavuusAvoimesti saatavilla

Julkaisukanavan avoin saatavuusOsittain avoin julkaisukanava

Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX)https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/92133

Rinnakkaistallenteen verkko-osoite (pre-print)https://arxiv.org/abs/2205.00719


Tiivistelmä

The proton-coupled electron transfer (PCET) mechanism of the oxygen reduction reaction (ORR) is a long-standing enigma in electrocatalysis. Despite decades of research, the factors determining the microscopic mechanism of ORR-PCET as a function of pH, electrolyte, and electrode potential remain unresolved, even on the prototypical Pt(111) surface. Herein, we integrate advanced experiments, simulations, and theory to uncover the mechanism of the cation effects on alkaline ORR on well-defined Pt(111). We unveil a dual-cation effect where cations simultaneously determine i) the active electrode surface by controlling the formation of Pt−O and Pt−OH overlayers and ii) the competition between inner- and outer-sphere PCET steps. The cation-dependent transition from Pt−O to Pt−OH determines the ORR mechanism, activity, and selectivity. These findings provide direct evidence that the electrolyte affects the ORR mechanism and performance, with important consequences for the practical design of electrochemical systems and computational catalyst screening studies. Our work highlights the importance of complementary insight from experiments and simulations to understand how different components of the electrochemical interface contribute to electrocatalytic processes.


YSO-asiasanathapetus-pelkistysreaktiopelkistyselektrokatalyysiplatinapintakemiasähkökemia

Vapaat asiasanatconstrained DFT; electrocatalysis; energy conversion; kinetic isotope effects; Marcus theory


Liittyvät organisaatiot

JYU-yksiköt:


Hankkeet, joissa julkaisu on tehty


OKM-raportointiKyllä

VIRTA-lähetysvuosi2023

JUFO-taso3


Viimeisin päivitys 2024-12-10 klo 18:30