Estudios de primeros principios sobre la influencia del medio alcalino en la reaccion del electrodo de hidrogeno sobre Pt(111): estructura electronica y geometria.

PAOLA QUAINO; MAURICIO ARCE; ELIZABETH SANTOS; WOLFGANG SCHMICKLER

Rosario

Encuentro; V Encuentro de Fisica y Quimica de Superficies. V-FyQS; 2011

UNR

El hidrógeno constituye una de las mayores promesas de energía limpia para reemplazar combustibles fósiles. Es por ello que durante las últimas décadas numerosos estudios han sido llevados a cabo para comprender el mecanismo de la reacción del electrodo de hidrógeno (HER). En este contexto, el presente trabajo está orientado a estudiar el efecto del electrolito sobre la HER, utilizando como punto de partida para las investigaciones la reacción de Volmer en medio alcalino. Específicamente, la presencia del OH fue estudiada sobre una superficie de Pt(111) con hidrógeno previamente adsorbidos (Had) a bajos cubrimientos (cubrimiento=1/9). El modelado del sistema fue planteado considerando dos situaciones diferentes para la evolución de la reacción: i) forzando la posición del OH relativa a la superficie y al H ad y ii) fijando distintas distancias en la coordenada z a partir de las condiciones de equilibrio para cada una de las especies, H ad y OH y permitiendo optimización en el plano xy. Nuestros resultados indican que en la primera situación considerada se detectó la formación de la molécula de agua cuando el OH se localizaba a aprox. 3.2 Å de la superficie. A distancias menores de 3.2 Å se observó la rotación de la molécula de agua de forma de minimizar el carácter repulsivo encontrado cerca de la superficie de Pt. Adicionalmente, ninguna interacción entre los estados electrónicos del agua y la banda d del metal fue detectado. Por otro lado, resultados preliminares del segundo caso planteado permitirían interpretar que cuando se relaja el sistema dejando que el H ad sólo pueda difundir superficialmente, a los bajos cubrimientos en el que se realiza el estudio, se observa repulsión entre el OH y el Had, y una fuerte interacción entre el metal y el adsorbato (Had). Esto imposibilita la formación de agua y se observa que el H inicialmente adsorbido en posición fcc difunde hacia una posición top mientras que el OH se mantiene en posición top respecto a un átomo vecino de Pt.