Structure and Energetics of Metal-Water Interfaces from Atomistic Simulations

Metal-water interfaces are at the core of many relevant technologies like fuel cells and electrolyzers. In this thesis, the structure and energetics of these interfaces are unraveled using atomistic simulations. Especially, the role of water as a competitor for other adsorbates to bind the metal surface is investigated in detail via free energy calculations. The gained insights provide a pathway to include the competitive nature of water in implicit solvation models.
Metall-Wasser-Grenzflächen sind integraler Bestandteil vieler relevanter Technologien wie Brennstoffzellen und Elektrolyseure. In dieser Arbeit werden die Struktur und die Energetik dieser Grenzflächen mit Hilfe von atomistischen Simulationen beleuchtet. Insbesondere die Rolle von Wasser als Konkurrent für andere Adsorbate bei der Bindung an die Metalloberfläche wird mit Hilfe von Berechnungen der freien Energie im Detail untersucht. Die Ergebnisse bieten eine Möglichkeit, die Konkurrenz zwischen Wasser und Adsorbate in implizite Solvatationsmodelle einzubeziehen.