亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Constant inner potential DFT for modelling electrochemical systems under constant potential and bias

电极电位 电化学 密度泛函理论 电极 标准电极电位 电化学电位 费米能级 化学 费米能量 常量(计算机编程) 化学物理 原子物理学 材料科学 电子 物理 量子力学 物理化学 计算化学 计算机科学 程序设计语言
作者
Marko Melander,Tongwei Wu,Karoliina Honkala
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2021-r621x
摘要

Electrochemical interfaces and reactions play a decisive role in e.g. clean energy conversion but understanding their complex chemistry remains an outstanding challenge. Constant potential or grand canonical ensemble (GCE) simulations are indispensable for unraveling the properties of electrochemical processes as a function of the electrode potential. Currently, constant electrode potential calculations at the density functional theory (DFT) level are carried out by fixing the Fermi level of the simulation cell. However, the Fermi level from DFT calculations does does not always reflect the experimentally controlled electrode potential or describe the thermodynamic independent variable in GCE-DFT i.e the electrochemical potential of an electron reservoir. Here we develop and implement the constant inner potential (CIP) method as a more robust and general approach to GCE-DFT simulations of electrochemical systems under constant potential or bias conditions. The CIP is shown to directly control the reservoir electron electrochemical potential making the method widely applicable in simulating electrochemical interfaces. We demonstrate that the CIP and Fermi level GCE-DFT approaches are equivalent for metallic electrodes and inner sphere reactions. The CIP method is shown to be applicable in simulating also semiconductor electrodes, outer sphere reactions, and a biased two-electrode cell for which the Fermi level approach does not reflect the experimental electrode potential. Unlike the Fermi level method, CIP does not require any electronic structure information as only the inner potential is needed, which makes the approach more compatible with classical force field or machine learning potentials. The CIP approach emerges as a general GCE DFT method to simulate (photo)electrochemical interfaces from first principles.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
miaomiao123完成签到 ,获得积分10
5秒前
7秒前
念0完成签到 ,获得积分10
10秒前
点点完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
落后博完成签到,获得积分20
12秒前
白华苍松发布了新的文献求助10
13秒前
花海发布了新的文献求助10
18秒前
姆姆没买完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
22秒前
Thi发布了新的文献求助100
23秒前
amin完成签到 ,获得积分10
23秒前
xjy完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
Pluto发布了新的文献求助10
25秒前
xjy发布了新的文献求助10
28秒前
大模型应助yy采纳,获得30
28秒前
华仔应助yunshui采纳,获得10
33秒前
35秒前
科研通AI6应助落后博采纳,获得10
36秒前
科研通AI6应助xjy采纳,获得10
38秒前
我爱Chem完成签到 ,获得积分10
38秒前
动人的向松完成签到 ,获得积分10
39秒前
loopy发布了新的文献求助10
40秒前
CipherSage应助Proustian采纳,获得10
40秒前
40秒前
呆萌剑封完成签到,获得积分20
41秒前
cookou发布了新的文献求助30
46秒前
香蕉觅云应助个性柜子采纳,获得10
47秒前
amin发布了新的文献求助100
48秒前
49秒前
50秒前
Zeno完成签到 ,获得积分10
52秒前
歪比巴卜发布了新的文献求助10
53秒前
白华苍松发布了新的文献求助10
53秒前
是小袁呀完成签到 ,获得积分10
55秒前
Hello应助花海采纳,获得10
59秒前
科研通AI6应助loopy采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
King Tyrant 600
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Laryngeal Mask Anesthesia: Principles and Practice. 2nd ed 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5564775
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4649490
关于积分的说明 14689018
捐赠科研通 4591475
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2519172
邀请新用户注册赠送积分活动 1491823
关于科研通互助平台的介绍 1462846