質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton-exchange membrane fuel cells, PEMFCs）需要高效的電極-電解質(zhì)界面來(lái)催化氧還原反應(yīng)（ORR），其動(dòng)力學(xué)取決于表面吸附的能量學(xué)和電解質(zhì)環(huán)境。

基于此，荷蘭萊頓大學(xué)Marc T. M. Koper（通訊作者）等人報(bào)道了非特異性吸附（non-specifically adsorbed, NSA）陰離子對(duì)Pt(111)電極上ORR動(dòng)力學(xué)的影響，并且Pt(111)上陰離子濃度的ORR活性趨勢(shì)不能基于熱力學(xué)氧結(jié)合能描述符（即*OH結(jié)合能）來(lái)合理化。因此，作者引入了一個(gè)動(dòng)力學(xué)描述符，其與Pt(111)上*O到*OH轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)有關(guān)，這與酸性和堿性介質(zhì)中電解質(zhì)誘導(dǎo)的活性趨勢(shì)密切相關(guān)。

此外，該動(dòng)力學(xué)描述符還解釋了全氟磺酸（perfluorosulfonic acid, PFSA）離聚物對(duì)ORR活性的影響。作者還討論傳統(tǒng)熱力學(xué)描述符與本文的動(dòng)力學(xué)描述符的組合如何合理化酸性和堿性介質(zhì)中階梯式Pt表面的不同ORR活性趨勢(shì)。對(duì)比傳統(tǒng)的火山（volcano）模型，作者改進(jìn)的ORR活性的決定增強(qiáng)模型（包括熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素）更有利于反應(yīng)的內(nèi)在復(fù)雜性，并為更全面地理解決定Pt表面ORR率的各種因素提供了途徑。

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）是一種優(yōu)異的交通運(yùn)輸電源，但其運(yùn)行能量效率仍遠(yuǎn)低于83%的熱力學(xué)值，主要是因?yàn)殛帢O氧還原反應(yīng)（ORR）的高過(guò)電位。由于鉑（Pt）的高成本和低豐度目前是PEMFCs中ORR不可或缺的催化元素，因此大量研究致力于在組成、結(jié)構(gòu)和幾何形狀方面構(gòu)建Pt基納米催化劑，實(shí)現(xiàn)了基本本征活性和在酸性環(huán)境中與行業(yè)相關(guān)的大規(guī)?；钚?。廣泛采用的ORR描述符是氧或羥基吸附能，其依賴(lài)于催化劑的ORR活性在火山圖中，最好的催化劑具有最佳的氧結(jié)合能，位于火山的頂部。然而，ORR有多個(gè)含氧中間體，它們不能全部獨(dú)立優(yōu)化。因此，打破比例關(guān)系面臨巨大挑戰(zhàn)，且取得實(shí)驗(yàn)成功有限。此外，（電）催化反應(yīng)可能有多個(gè)描述符。對(duì)于ORR，當(dāng)涉及到催化劑的性質(zhì)時(shí)，氧結(jié)合能似乎是一個(gè)很好的描述符，但電解質(zhì)對(duì)ORR活性也有顯著影響，這與該描述符的預(yù)測(cè)不符。

Pt(111)的CVs和ORR活性

A kinetic descriptor for the electrolyte effect on the oxygen reduction kinetics on Pt(111). Nature Catalysis, 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00810-6.