Datan dekonvoluutio: Sähköisten kaksoiskerrosten varaustiheysjakaumat

22. joulukuuta 2022 (Nanowerk-uutiset) Laajentaen äskettäin kehitettyä sähkökemiallista 3D-atomivoimamikroskopiaa (EC-3D-AFM) Illinoisin yliopiston Urbana-Champaign tutkijat ovat johtaneet sähköisten kaksoiskerrosten (EDL) varaustiheyden syvyysprofiilin. Tilastollisen analyysin, huippudekonvoluution ja sähköstaattisten laskelmien avulla tutkijat kehittivät varausprofiloinnin 3D AFM (CP-3D-AFM) kokeellisesti kvantifioimaan varausjakauman elektrodi-elektrolyyttirajapinnoissa. Materiaalitieteen ja tekniikan professori Yingjie Zhang ja mekaniikkatieteen ja tekniikan jatko-opiskelija Lalith Bonagiri julkaisivat tämän tutkimuksen äskettäin ACS Nano ("Elektrodi-elektrolyyttiliitäntöjen todellisen tilan varaustiheyden profilointi Angströmin syvyysresoluutiolla"). Kaavio CP-3D-AFM-tekniikasta. (Kuva: Grainger College of Engineering University of Illinois Urbana-Champaign) Zhang ja Bonagiri selittävät, että sähkökemian ydin on sähköisen ja kemiallisen energian välinen muunnos elektrodi-elektrolyyttirajapinnassa ja tällaiset prosessit vaativat varausten kerääntymistä ja ehtymistä. käyttöliittymässä. Spatiaalinen varausjakauma on siksi avain sähkökemiallisten prosessien mekanismien ymmärtämiseen. Näiden rajapintojen varaustiheysprofiilit ovat kuitenkin jääneet arvoitukseksi. Tiimi käytti ionista nestettä, 1-etyyli-3-metyyli-imidatsoliumbis(trifluorimetyylisulfonyyli)imidia (EMIM-TFSI) elektrolyyttivalintana erittäin orientoidulla pyrolyyttisellä grafiittielektrodilla (HOPG). Sekä EMIM-TFSI että HOPG ovat mallijärjestelmiä, joita käytetään energian varastointilaitteissa ja superkondensaattoreissa. He käyttivät myös toisen tyyppistä ilmaantuvaa elektrolyyttiä: vesi-suolassa (WiS), joka koostuu erittäin väkevöidystä suolasta vesiliuoksessa (suola ylittää liuottimen). WiS-elektrolyytit esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 2015, ja siitä lähtien niitä on tutkittu laajalti toteuttamiskelpoisena vaihtoehtona valmistaa akkuja, joilla on parannettu turvallisuus ja vähemmän ympäristövaikutuksia. Tässä tutkimuksessa käytetty kokeellinen tekniikka perustuu siihen, mitä ryhmä on aiemmin käyttänyt, mutta vasta kehitetyillä data-analyysimenetelmillä. Kuten Bonagiri sanoo: "Viimme tämän tekniikan [EC-3D-AFM] seuraavalle tasolle, jossa dekonvoluutioimme laskentahistogrammit ja hankimme varaustiheysprofiilit sähköstaattisten algoritmien avulla." Tämä uusi menetelmä, nimeltään CP-3D-AFM, mahdollistaa sekä paikallisen elektrodin pinnan että EDL:ien spatiaalisen varausjakauman hankinnan. Tiimi käytti CP-3D-AFM:ää määrittääkseen ionisen nesteen/HOPG- ja WiS/HOPG-rajapintojen varauksen uudelleenjärjestelyt ja havaittiin alinanometrin vaihtelut varaustiheydessä, mikä on ratkaisevan tärkeää näiden järjestelmien kapasitiivisen energian varastoinnin ja muiden sähkökemiallisten toimintojen kannalta. Zhang ja Bonagiri sanovat, että tätä menetelmää voidaan soveltaa laajasti useisiin käytännöllisiin sähkökemiallisiin laitteisiin, mukaan lukien akut, polttokennot, elektrolysaattorit ja superkondensaattorit.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php