Деконволюция данных: распределения плотности заряда двойных электрических слоев

22 декабря 2022 г.Новости Наноуэрк) Расширяя свой недавно разработанный метод электрохимической трехмерной атомно-силовой микроскопии (EC-3D-AFM), исследователи Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне получили профиль плотности заряда двойных электрических слоев (EDL) по глубине. С помощью статистического анализа, пиковой деконволюции и электростатических расчетов исследователи разработали трехмерную АСМ с профилированием заряда (CP-3D-AFM) для экспериментального количественного определения распределения заряда на границе раздела электрод-электролит. Профессор материаловедения и инженерии Инцзе Чжан и аспирант механики и инженерии Лалит Бонагири недавно опубликовали это исследование в ACS Nano («Профилирование плотности заряда в реальном пространстве на границах раздела электрод-электролит с разрешением по глубине ангстрема»). Схема метода CP-3D-AFM. (Изображение: Инженерный колледж Грейнджера в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне) Чжан и Бонагири объясняют, что ядром электрохимии является взаимное преобразование между электрической и химической энергией на границе раздела электрод-электролит, и такие процессы требуют накопления и истощения зарядов. на интерфейсе. Таким образом, пространственное распределение заряда является ключом к пониманию механизмов электрохимических процессов. Однако профили плотности заряда на этих границах раздела остаются загадкой. Команда использовала ионную жидкость, бис(трифторметилсульфонил)имид 1-этил-3-метилимидазолия (EMIM-TFSI) в качестве электролита на высокоориентированном пиролитическом графитовом (ВОПГ) электроде. И EMIM-TFSI, и HOPG являются модельными системами, используемыми в устройствах накопления энергии и суперконденсаторах. Они также использовали другой тип эмерджентного электролита: вода-в-соли (WiS), который состоит из высококонцентрированной соли в водном растворе (количество соли превышает количество растворителя). Электролиты WiS были впервые представлены в 2015 году, и с тех пор они широко исследуются как жизнеспособный вариант для создания аккумуляторов с повышенной безопасностью и меньшим воздействием на окружающую среду. Экспериментальная техника, используемая в этом исследовании, основана на том, что команда использовала ранее, но с новыми методами анализа данных. Как говорит Бонагири: «Мы подняли эту технику [EC-3D-AFM] на новый уровень, где мы деконволютируем гистограммы счета и получаем профили плотности заряда, используя электростатические алгоритмы». Этот новый метод, названный CP-3D-AFM, позволяет получать пространственное распределение заряда как на поверхности локального электрода, так и на EDL. Команда использовала CP-3D-AFM для определения перегруппировки зарядов на интерфейсах ионная жидкость/ВОПГ и WiS/ВОПГ и наблюдала субнанометровые вариации плотности заряда, что имеет решающее значение для емкостного накопления энергии и других электрохимических функций этих систем. Чжан и Бонагири говорят, что этот метод будет широко применим к широкому спектру практических электрохимических устройств, включая батареи, топливные элементы, электролизеры и электролизеры. суперконденсаторы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php