20.500.12556/RUL-187009 Modeliranje elektrokemijskih impedančnih spektrov za reakcijo redukcije kisika Modeling of electrochemical impedance spectra for oxygen reduction reaction Reakcija redukcije kisika ali ORR (angl. oxygen reduction reaction) je pomemben proces, ki se raziskuje na področju elektrokemije in tehnologije vodika. Razumevanje mehanizma te večstopenjske reakcije je ključno za nadaljnji razvoj naprav za pretvorbo vodika, kot so gorivne celice in elektrolizerji. Ker gre za večstopenjski elektrokemijski proces, je mehanizem mogoče proučevati z metodo elektrokemijske impedančne spektroskopije (EIS), ki se uporablja za merjenje karakterističnih časov posameznih stopenj pri večstopenjskih elektrokemijskih procesih. Kljub številnim prednostim tehnike EIS ostaja izziv pravilna interpretacija Nyquistovih diagramov (angl. Nyquist plot), ki prikazujejo merilne rezultate. Izdelan je bil matematični model za simulacijo elektrokemijskih impedančnih spektrov reakcije redukcije kisika na podlagi predpostavljenega reakcijskega mehanizma, pri čemer so bili identificirani fizikalni parametri, ki bistveno vplivajo na potek reakcije, ter njihov vpliv na karakteristične čase posameznih stopenj in s tem na rezultate EIS meritev. S postavljenim matematičnim modelom je proučevana povezava med rezultati EIS in kinetičnimi parametri ORR, ki so posledica intrinzičnih lastnosti katalizatorja. Opisan je tudi vpliv parametrov ORR na merljivost s proučevanjem odklona rezultatov v odstotkih glede na meritveni potencial in standardne konstante reakcijskih hitrosti posamezne stopnje. Podane so nekatere ugotovitve o teoretičnih fizikalnih omejitvah tehnike EIS za ORR. Ugotovitve o razvitih matematičnih modelih bi lahko teoretično pomagale pri interpretaciji meritev EIS na katalizatorjih vodikovih gorivnih celic s protonsko izmenjevalno membrano in na katalizatorjih za elektrolizo vode. The oxygen reduction reaction (ORR) is a crucial process in the fields of electrochemistry and hydrogen technology. Understanding the mechanism of this multistep reaction is essential for advancing hydrogen conversion devices, such as fuel cells and electrolyzers. Because it is a multistep electrochemical process, its mechanism can be investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), a technique employed to measure the characteristic times of individual steps. Despite the many advantages of EIS, the correct interpretation of Nyquist plots—which display the measurement results—remains challenging. In this study, a mathematical model was developed to simulate the electrochemical impedance spectra of the ORR based on an assumed reaction mechanism. Physical parameters that significantly affect the reaction pathway were identified, along with their influence on the characteristic times of individual steps and, consequently, on the EIS results. Using the developed model, the relationship between the EIS results and the ORR kinetic parameters, which arise from the intrinsic properties of the catalyst, was investigated. The influence of ORR parameters on measurability was also described by studying the percentage deviation of the results with respect to the measurement potential and the standard rate constants of each reaction step. Several findings regarding the theoretical physical limitations of the EIS technique for the ORR are presented. The insights obtained from the developed mathematical models could theoretically assist in interpreting EIS measurements on catalysts for proton-exchange membrane hydrogen fuel cells and water electrolysis. Reakcija redukcije kisika elektrokemijska impedančna spektroskopija modeliranje Oxygen reduction reaction electrochemical impedance spectroscopy modeling true false false Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2026-09-08 10:05:03 2026-09-08 10:05:07 2026-09-09 04:22:18 0000-00-00 00:00:00 2026 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 1970-01-01 26007 Novak_Filip_jakob_-_Modeliranje_elektrokemijskih_impedancnih_spektrov_za_reakcijo_redukcije_kisi.pdf Novak_Filip_jakob_-_Modeliranje_elektrokemijskih_impedancnih_spektrov_za_reakcijo_redukcije_kisi.pdf 1 683428955512A44BC406B07B97495662 b8e5ea04a0f0c9d5e6add5ea3b776a7b88e8cbb31a84048916ac741caf2b4ccd fd207db6-ab5b-11f1-8bc5-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=246431 Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 0 0 0