Electron transfer in oxygen reduction

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Die Sauerstoffentwicklung ist eine der wichtigsten elektrochemischen Reaktionen und deshalb das Objekt zahlreicher theoretischer Arbeiten. Trotzdem ist gerade der erste und geschwindigkeitsbestimmende Schritt, der Übergang des ersten Elektrons auf das Molekül, nicht verstanden. Wir untersuchen diesen Schritt auf der Basis der Dichtefunktional-Theorie und einer Theorie der Elektrokatalyse, die in unserer Gruppe entwickelt wurde und für diesen Fall erweitert werden muss. Da das Produkt ein adsorbiertes Ion ist, sollte es stark mit dem umgebenden Wasser, das wir explizit berücksichtigen werden, wechselwirken. Um die Rolle des Substrates zu eruieren, werden wir die Rechnungen sowohl für richtige Metalle wie Gold und Silber, aber auch für CoS2 durchführen, eine Verbindung mit metallischen Eigenschaften. Insbesondere wollen wir die freie Reaktionsenergie und die Aktivierungsenergie berechnen und die Rolle des Wassers sowie die Bindung an das Substrat bestimmen. In einem späteren Stadium werden wir eine mögliche Beteiligung eines Protons untersuchen. Die meisten Arten von Brennstoffzellen beruhen auf der Sauerstoff-Reduktion, deren langsame Geschwindigkeit die Effektivität der Zellen stark vermindert.