Automatisierte Generierung von Mikrokinetiken für heterogen katalysierte Reaktionen unter Berücksichtigung korrelierter Unsicherheiten

Die Studie stellt eine ab initio basierte Methode für die automatische Konstruktion von detaillierten Mikrokinetiken vor, welche korrelierte Unsicherheiten in allen energetischen Parametern und Schätzroutinen berücksichtigt. Hierfür wurden innerhalb des Unsicherheitsraums des BEEF‐vdW Funktionals 2000 Mikrokinetiken für die Oxidationsreaktionen repräsentativer Abgasemissionen von stöchiometrischen Verbrennungsmotoren auf Pt(111) generiert und durch Multiskalenmodellierung mit Experimenten verglichen. Das Ensemble der Simulationsergebnisse unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung von Unsicherheiten. Innerhalb dieses Ensembles ist es möglich, eine Mikrokinetik zu identifizieren, welche mit den experimentellen Daten übereinstimmt. Diese Mikrokinetik lässt sich auf ein einziges Austausch‐Korrelations‐Funktional zurückführen und legt nahe, dass Pt(111) das aktive Zentrum für die Oxidation leichter Kohlenwasserstoffe sein könnte. Die Studie bietet einen universellen Rahmen für die automatisierte Konstruktion von Reaktionsmechanismen unter Berücksichtigung korrelierter Unsicherheiten und ermöglicht eine DFT‐basierte Optimierung der Mikrokinetik auch für andere heterogen katalysierte Systeme. Der Reaction Mechanism Generator (RMG) wird zur automatischen Generierung eines Ensembles von Mechanismen für die Oxidation von Emissionen über Pt(111) verwendet. Durch die Auswahl von energetischen Parametern aus dem Unsicherheitsraum des BEEF‐vdW Funktionals entspricht jeder generierte Mechanismus einem anderen DFT‐Funktional. Aus dem breiten Spektrum der Simulationsergebnisse lassen sich mikrokinetische Modelle identifizieren, die bemerkenswert gut mit experimentellen Daten übereinstimmen.