데이터 디컨볼루션: 전기 이중층의 전하 밀도 분포

22 년 2022 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 최근 개발된 전기화학적 3D 원자력 현미경(EC-3D-AFM) 기술을 확장하여 University of Illinois Urbana-Champaign 연구원들은 전기 이중층(EDL)의 전하 밀도의 깊이 프로파일을 도출했습니다. 통계 분석, 피크 디콘볼루션 및 정전기 계산을 통해 연구원들은 전극-전해질 인터페이스에서 전하 분포를 실험적으로 정량화하기 위해 전하 프로파일링 3D AFM(CP-3D-AFM)을 개발했습니다. 재료 과학 및 공학 교수 Yingjie Zhang과 기계 과학 및 공학 대학원생 Lalith Bonagiri는 최근 이 연구를 ACS 나노 ("옹스트롬 깊이 분해능으로 전극-전해질 인터페이스의 실제 공간 전하 밀도 프로파일링"). CP-3D-AFM 기술의 개략도. (이미지: University of Illinois Urbana-Champaign의 Grainger College of Engineering) Zhang과 Bonagiri는 전기화학의 핵심은 전극-전해질 계면에서 전기와 화학 에너지 간의 상호 변환이며 이러한 과정에는 전하의 축적과 고갈이 필요하다고 설명합니다. 인터페이스에서. 따라서 공간 전하 분포는 전기화학 공정의 메커니즘을 이해하는 데 핵심입니다. 그러나 이러한 인터페이스의 전하 밀도 프로파일은 퍼즐로 남아 있습니다. 팀은 이온성 액체인 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(EMIM-TFSI)를 고배향성 열분해 흑연(HOPG) 전극에서 전해질의 선택으로 사용했습니다. EMIM-TFSI 및 HOPG는 모두 에너지 저장 장치 및 슈퍼 커패시터에 사용되는 모델 시스템입니다. 그들은 또한 수용액에서 고농축 염으로 구성된 염중수(WiS)라는 다른 유형의 응급 전해질을 사용했습니다(염이 용매보다 많음). WiS 전해질은 2015년에 처음 도입되었으며 그 이후로 안전성이 향상되고 환경 영향이 감소된 배터리를 만들기 위한 실행 가능한 옵션으로 널리 연구되었습니다. 이 연구에 사용된 실험 기법은 팀이 이전에 사용했던 것을 기반으로 하지만 새로 개발된 데이터 분석 방법입니다. Bonagiri는 "우리는 이 기술 [EC-3D-AFM]을 카운트 히스토그램을 디콘볼루션하고 정전기 알고리즘을 사용하여 전하 밀도 프로필을 얻는 다음 수준으로 끌어 올렸습니다."라고 말했습니다. CP-3D-AFM이라는 이 새로운 방법을 사용하면 로컬 전극 표면과 EDL 모두의 공간 전하 분포를 얻을 수 있습니다. 팀은 CP-3D-AFM을 사용하여 이온성 액체/HOPG 및 WiS/HOPG 인터페이스의 전하 재배열을 결정하고 이러한 시스템의 용량성 에너지 저장 및 기타 전기화학적 기능에 중요한 전하 밀도의 서브나노미터 변화를 관찰했습니다. Zhang과 Bonagiri는 이 방법이 배터리, 연료 전지, 전해조, 슈퍼 커패시터.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php