Alkali metal ion effects to hydrogen evolution on gold surface - Hirvelä, Rene (2023)
Vedyn kehitysreaktio on erityisen tärkeä modernissa elektrokatalyysissä. Sillä on paljon tärkeitä sovelluskohteita, ja sitä onkin tutkittu paljon viime vuosien aikana. Vaikka kyseessä onkin tärkeä reaktio, ei sen atomitason käyttäytymistä ole pystytty täysin ymmärtämään. Yksi viimeaikaisista tutkimuskohteita on ollut alkalimetalli-ionien vaikutukset vedyn kehitykseen kulta- ja platinaelektrodeilla. Kokeelliset havainnot ovat osoittaneet, että eri alkalimetalli-ioneilla on erilainen vaikutus vedyn kehitysreaktion aktiivisuuteen, mutta tätä ei ole täysin selitetty. Laskennalliset menetelmät kuten tiheysfunktionaaliteoria ja tehokkaat tietokoneet tarjoavat tehokkaan mikroskoopin reaktion ymmärtämiseksi. Tässä Pro Gradu -tutkielmassa hyödynnetään suurkanonista tiheysfunktionaaliteoriaa alkalimetalli-ionien vaikutusten ymmärtämiseksi vedyn kehitykseen kultaelektrodilla. Osoittautuu, että kationit todella vaikuttavat vedynkehityksen reaktioenergiaan ja aktivaatioenergiaan. Kuitenkin tutkielmassa käytetty malli ei täysin kyennyt selittämään kokeellisia havaintoja, joten mallia on parannettava esimerkiksi ottamalla huomioon dynamiikka, liuottimen uudelleenjärjestäytyminen tai ei-adiabaattiset efektit, joita malli ei sisältänyt.