Study on the free corrosion potential at an interface between an Al electrode and an acidic aqueous NaCl solution through density functional theory combined with the reference interaction site model

参照相互作用サイト-密度汎関数法によるアルミニウム電極/酸性塩化ナトリウム水溶液界面における自由腐食ポテンシャルに関する研究

狩野 恒一*; 萩原 聡*; 五十嵐 誉廣  ; 大谷 実*

Kano, Koichi*; Hagiwara, Satoshi*; Igarashi, Takahiro; Otani, Minoru*

参照相互作用サイトモデル+密度汎関数理論(ESM-RISM-DFT)を用いて、酸性条件下でのAl電極/NaCl水溶液界面での腐食電位の解析を行った。カソードおよびアノード反応の電極電位を電子化学ポテンシャルを変数とするグランドポテンシャルから取得し、ターフェル外挿法を使用して腐食電位を取得した。腐食電位の結果は、実験データと一致した。溶液のpHを制御することにより得られた腐食電位のpH依存性は、実験結果とよく一致した。ESM-RISM-DFTによって酸性溶液の環境への影響が適切に表現され、腐食電位が正確に決定された。ESM-RISM-DFTを用いることで、さまざまな反応の腐食電位が計算できることが示唆される。

We investigated the free corrosion potential at an interface between an Al electrode and an aqueous NaCl solution under acidic conditions via density functional theory combined with the effective screening medium and reference interaction site model (ESM-RISM). The electrode potentials for the anodic and cathodic corrosion reactions were obtained from the grand potential profile as a function of the electron chemical potential at the interface. Thereafter, we determined the free corrosion potential using the Tafel extrapolation method. The results of the free corrosion potential were consistent with previous experimental data. By controlling the pH, we determined the pH dependence of the free corrosion potential, and the results agreed well with the experimental results. Our results indicated that the ESM-RISM method duly described the environmental effect of an acidic solution and precisely determined the free corrosion potential.