ÍslenskaenEnglish

Aðilar að Skemmunni

Leit eftir:


LokaverkefniHáskóli Íslands>Verkfræði- og náttúruvísindasvið>Doktorsritgerðir>

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/10423

Titlar
  • Reikningar á víxlverkun sameinda við jaðra og þrep á yfirborði platínu

  • en

    Calculations of molecular interaction with edges and steps on platinum surfaces

Efnisorð
Útgáfa
Desember 2011
Útdrættir
  • en

    Calculations based on density functional theory are used to study the interaction of hydrogen with platinum surfaces, a system relevant for electrolysis of water and hydrogen fuel cells. Associative desorption and dissociative adsorption of H2 is calculated for the Pt(110)-(1x2) surface, a model often used to represent an edge of a nano-particle, as well as for the Pt(211) surface, a model often used for steps. A complex mechanism of H2 desorption from the Pt(110)-(1x2) surface is found where the activation energy barrier does not correlate with the binding energy of a single H adatom due to strong interaction between adatoms and adsorbate induced changes in the electronic and atomic structure of the Pt surface. Simulations of temperature programmed desorption experiments are in close agreement with published measurements but lead to a re-interpretation of the data. The rate of H2 formation at the Pt(110)-(1x2) surface is compared with that of the stepped Pt(211) surface and the flat Pt(111) and Pt(100) surfaces showing that the Pt(110)-(1x2) surface is most active. Similar conclusions are reached for the electrochemical hydrogen evolution when comparing different faces of Pt electrodes. These results give insight into the activity of edges and steps on Pt nano-particles, but models with larger terraces are likely needed for more conclusive results. The interaction of N2 and CO2 molecules with the Pt(110)-(1x2) surface is also studied as a function of electric field. Binding to the surface is an important first step in the reduction of N2 towards ammonia and that of CO2 towards methane or methanol. The results show that binding of N2 is mainly due to polarization whereas the binding of CO2 becomes covalent when the applied field is strong enough.

  • Reikningar byggðir á þéttnifellafræði eru notaðir til að rannsaka efnaferla vetnis á yfirborði platínu, en þeir gegna mikilvægu hlutverki við rafgreiningu vatns og við notkun vetnis í efnarafölum. Frásog og ásog vetnis er rannsakað á Pt(110)-(1x2) og Pt(211) yfirborðum, sem oft eru notuð sem líkön fyrir jaðra og þrep á nanóklösum. Niðurstöðurnar sýna flókinn hvarfgang losunar H2 af Pt(110)-(1x2) yfirborði þar sem ekki er bein samsvörun milli losunarvirkjunarhóls og bindiorku stakra vetnisatóma vegna sterkra áhrifa frá nærliggjandi vetnisatómum og breytinga sem vetnið hefur á rafeinda- og atómbyggingu Pt yfirborðsins. Gott samræmi fæst milli líkanareikninga og tilrauna þar sem yfirborðið er hitað og myndunarhraði vetnis mældur, en mæliniðurstöðurnar þarf að endurtúlka að sumu leyti. Samanburður á myndunarhraða vetnis á Pt(110)-(1x2), Pt(211), Pt(111) og Pt(100) yfirborðum sýnir að virknin er mest á Pt(110)-(1x2) yfirborðinu. Sams konar niðurstöður fást fyrir rafefnafræðilega myndun vetnis á Pt rafskautum með hin ýmsu yfirborð. Niðurstöðurnar gefa innsýn inn í virkni jaðra og þrepa á Pt nanóögnum en rannsaka þyrfti líkön með stærri flötum til að fá áreiðanlegri niðurstöður í þeim efnum. Víxlverkun N2 og CO2 sameinda við Pt(110)-(1x2) yfirborð er einnig rannsökuð sem fall af rafsviði. Tenging sameindanna við yfirborð er mikilvægt fyrsta skref í afoxun N2 til að mynda ammóníak og afoxun CO2 til að mynda metan eða metanól. Niðurstöðurnar sýna að tenging N2 er að mestu vegna skautunar, en samgild tengi við CO2 myndast þegar nægjanlega sterkt rafsvið er til staðar.

Birting
21.12.2011


Skrár
NafnRaðanlegtStærðRaðanlegtAðgangurRaðanlegtLýsingHækkandiSkráartegund
PhDthesis.pdf25,5MBLokaður Heildartexti PDF  

Athugsemd: Ritgerð verður læst þar til allar fræðigreinar hafa verið birtar.