Analysis on the Langmuir Adsorption Isotherm of the Over-Potentially Deposited Hydrogen (OPD H) at the Polycrystalline Au|Acidic Aqueous Electrolyte Interface Using the Phase-Shift Method

The Langmuir adsorption isotherm of the over-potentially deposited hydrogen (OPD H) for the cathodic $H_2$ evolution reaction (HER) at the $poly-Au|0.5M\;H_2SO_4$ aqueous electrolyte interface has been studied using cyclic voltammetric and ac impedance techniques. The behavior of the phase shift $(0^{\circ}\leq{-\phi}\leq90^{\circ})$ for the optimum intermediate frequency corresponds well to that of the fractional surface coverage $(1\geq{\theta}\geq0)$ at the interface. The phase-shift profile $({-\phi}\;vs.\;E)$ for the optimum intermediate frequency, i.e., the phase-shift method, can be used as a new method to estimate the Langmuir adsorption isotherm $(\theta\;vs.\;E)$ of the OPD H for the cathodic HER at the interface. At the poly-$Au|0.5M\;H_2SO_4$ electrolyte interface, the equilibrium constant (K) and standard free energy $({\Delta}G_{ads})$ of the OPD H are $2.3\times10^{-6}\;and\;32.2\;kJ\;mol^{-1}$, respectively.

순환전압전류 및 교류임피던스 기법을 이용하여 다결정 $0.5M\;H_2SO_4$수용액 계면에서 음극 $H_2$발생 반응을 위한 과전위 전착(흡착)된 수소의 Langmuir흡착등온식을 연구조사 하였다. 다결정 $Au|0.5M\;H_2SO_4$수용액 계면에서, 최적중간주파수일 때 위상이동 $(0^{\circ}\leq{-\phi}\leq90^{\circ})$ 거동은 표면피복율$(1\geq{\theta}\geq0)$ 거동에 정확하게 상응한다. 최적중간주 파수일 때 위상이동 변화 $({-\phi}\;vs.\;E)$즉 위상이동 방법은 다결정 $Au|0.5M\;H_2SO_4$수용액 계면에서 음극 $H_2$발생 반응을 위한 과전위 전착(흡착)된 수소의 Langmuir 흡착등온식$(\theta\;vs.\;E)$을 추정할 수 있는 새로운 방법으로 사용될 수 있다. 다결정 $Au|0.5M\;H_2SO_4$ 수용액 계면에서, 과전위 전착(흡착)된 수소의 흡착평형상수(K)와 표준자유에너지 $({\Delta}G_{ads})$는 각각 $2.3\times10^{-6}$과 $32.2kJ\;mol^{-1}$이다.