Deconvoluția datelor: distribuțiile densității de sarcină ale straturilor duble electrice

22 decembrie 2022 (Știri Nanowerk) Extinderea tehnicii de microscopie electrochimică 3D a forței atomice (EC-3D-AFM) recent dezvoltată, cercetătorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign au derivat profilul de adâncime al densității de încărcare a straturilor duble electrice (EDL). Prin analize statistice, deconvoluție de vârf și calcule electrostatice, cercetătorii au dezvoltat profilarea sarcinii 3D AFM (CP-3D-AFM) pentru a cuantifica experimental distribuția sarcinii la interfețele electrod-electrolit. Profesorul de știință și inginerie a materialelor Yingjie Zhang și studentul absolvent de științe mecanice și inginerie Lalith Bonagiri au publicat recent această cercetare în ACS Nano („Profilarea densității de încărcare în spațiul real a interfețelor electrod-electrolit cu rezoluție de adâncime angstrom”). Schema tehnicii CP-3D-AFM. (Imagine: Colegiul Grainger de Inginerie de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign) Zhang și Bonagiri explică că nucleul electrochimiei este interconversia dintre energia electrică și chimică la interfața electrod-electrolit și astfel de procese necesită acumularea și epuizarea sarcinilor. la interfata. Distribuția spațială a sarcinii este, prin urmare, o cheie pentru înțelegerea mecanismelor proceselor electrochimice. Cu toate acestea, profilurile de densitate de încărcare la aceste interfețe au rămas un puzzle. Echipa a folosit un lichid ionic, bis(trifluormetilsulfonil)imidă de 1-etil-3-metilimidazoliu (EMIM-TFSI), ca electrolit la alegere, pe un electrod de grafit pirolitic înalt orientat (HOPG). Atât EMIM-TFSI, cât și HOPG sunt sisteme model utilizate în dispozitive de stocare a energiei și supercondensatori. Ei au folosit, de asemenea, un alt tip de electrolit emergent: apă în sare (WiS), care este compus din sare foarte concentrată în soluție apoasă (sarea depășește numeric solventul). Electroliții WiS au fost introduși pentru prima dată în 2015 și, de atunci, au fost explorați pe scară largă ca o opțiune viabilă pentru a produce baterii cu siguranță sporită și impact redus asupra mediului. Tehnica experimentală folosită în această cercetare se bazează pe ceea ce echipa a folosit anterior, dar cu metode de analiză a datelor nou dezvoltate. După cum spune Bonagiri, „Am dus acea tehnică [EC-3D-AFM] la următorul nivel, unde deconvoluțim histogramele de numărare și obținem profilele densității de sarcină folosind algoritmi electrostatici.” Această nouă metodă, denumită CP-3D-AFM, permite achiziționarea distribuției spațiale a sarcinii atât a suprafeței electrodului local, cât și a EDL-urilor. Echipa a folosit CP-3D-AFM pentru a determina rearanjamentele de sarcină ale interfețelor lichid ionic/HOPG și WiS/HOPG și a observat variații sub-nanometrice ale densității de sarcină, ceea ce este crucial pentru stocarea capacitivă a energiei și alte funcții electrochimice ale acestor sisteme. Zhang și Bonagiri spun că această metodă va fi aplicabilă pe scară largă la o gamă largă de dispozitive electrochimice practice, inclusiv baterii, pile de combustibil, electrolizoare și supercapacitori.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php