Abstrak Grafis
Hubungan penskalaan saat ini dianggap sebagai hambatan utama dalam meningkatkan aktivitas katalis evolusi oksigen karena hubungan tersebut mencegah lanskap termonetral. Simulasi mikrokinetik kami menunjukkan bahwa hubungan penskalaan memang menekan laju reaksi mendekati kesetimbangan. Namun, hubungan tersebut tidak membatasi laju reaksi pada kelebihan potensial yang besar, yang menunjukkan bahwa katalis nontermoneutral masih dapat mencapai laju reaksi yang sebanding dengan katalis termonetral.
Abstrak
Mengoptimalkan energi pengikatan zat antara reaksi merupakan konsep utama untuk meningkatkan aktivitas elektrokatalitik. Secara umum diterima bahwa kelebihan potensial untuk memulai reaksi dapat diminimalkan ketika semua zat antara reaksi memiliki energi yang sama. Lebih jauh, kesulitan untuk mencapai bentang termonetral tersebut karena hubungan skala antara energi pengikatan telah digunakan sebagai dasar untuk mempertimbangkan batasan teoritis pada aktivitas katalis reaksi evolusi oksigen. Akan tetapi, meskipun bentang termonetral memungkinkan reaksi dimulai pada kelebihan potensial yang kecil, pengaruhnya terhadap laju katalitik masih belum jelas. Di sini, kami menunjukkan bahwa termonetral tidak diperlukan untuk memaksimalkan laju reaksi evolusi oksigen menggunakan model mikrokinetik yang mengandung mekanisme asam-basa dan kopling langsung. Simulasi numerik kami menunjukkan bahwa katalis nontermoneutral dapat menunjukkan laju reaksi yang sebanding dengan katalis termonetral jika energi pengikatan disetel sedemikian rupa sehingga gaya pendorong tambahan diterapkan pada langkah-langkah dasar yang secara kinetik tidak menguntungkan. Kelemahan dari pendekatan ini adalah bahwa laju reaksi balik berkurang secara signifikan. Oleh karena itu, meskipun termonetralitas diperlukan untuk memaksimalkan laju pada arah oksidatif dan reduktif, tidak perlu memaksimalkan laju pada satu arah.
