การแยกข้อมูล: การกระจายความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าสองชั้น

22 ธ.ค. 2022 (ข่าวนาโนเวิร์คการขยายเทคนิคกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม 3 มิติทางไฟฟ้าเคมี (EC-3D-AFM) ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิจัยจาก University of Illinois Urbana-Champaign ได้ข้อมูลเชิงลึกของความหนาแน่นประจุไฟฟ้าสองชั้น (EDL) ด้วยการวิเคราะห์ทางสถิติ การสลายจุดสูงสุด และการคำนวณไฟฟ้าสถิต นักวิจัยได้พัฒนา 3D AFM (CP-3D-AFM) การทำโปรไฟล์ประจุ (CP-XNUMXD-AFM) เพื่อทดลองปริมาณการกระจายประจุที่อินเทอร์เฟซอิเล็กโทรด-อิเล็กโทรไลต์ ศาสตราจารย์ Yingjie Zhang ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ และ Lalith Bonagiri นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านวิทยาศาสตร์เครื่องกลและวิศวกรรมศาสตร์เพิ่งเผยแพร่ผลงานวิจัยนี้ใน ACS Nano (“การทำโปรไฟล์ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าในอวกาศจริงของอินเทอร์เฟซอิเล็กโทรด-อิเล็กโทรไลต์ด้วยความละเอียดเชิงลึกของอังสตรอม”). แผนผังของเทคนิค CP-3D-AFM (ภาพ: วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ Grainger แห่งมหาวิทยาลัย Illinois Urbana-Champaign) Zhang และ Bonagiri อธิบายว่าแกนหลักของเคมีไฟฟ้าคือการแลกเปลี่ยนระหว่างพลังงานไฟฟ้าและพลังงานเคมีที่ส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรดกับอิเล็กโทรไลต์ และกระบวนการดังกล่าวจำเป็นต้องมีการสะสมและการลดลงของประจุไฟฟ้า ที่อินเทอร์เฟซ การกระจายประจุเชิงพื้นที่จึงเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจกลไกของกระบวนการไฟฟ้าเคมี อย่างไรก็ตาม โปรไฟล์ความหนาแน่นของประจุที่อินเทอร์เฟซเหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา ทีมใช้ของเหลวไอออนิก 1-เอทิล-3-เมทิลอิมิดาโซเลียม บิส(ไตรฟลูออโรเมทิลซัลโฟนิล)อิไมด์ (EMIM-TFSI) เป็นทางเลือกของอิเล็กโทรไลต์บนอิเล็กโทรดไพโรไลติกกราไฟท์ (HOPG) ทั้ง EMIM-TFSI และ HOPG เป็นระบบแบบจำลองที่ใช้ในอุปกรณ์เก็บพลังงานและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ พวกเขายังใช้อิเล็กโทรไลต์ฉุกเฉินอีกประเภทหนึ่ง ได้แก่ เกลือน้ำ (WiS) ซึ่งประกอบด้วยเกลือที่มีความเข้มข้นสูงในสารละลายที่เป็นน้ำ (เกลือมีมากกว่าตัวทำละลาย) อิเล็กโทรไลต์ WiS เปิดตัวครั้งแรกในปี 2015 และตั้งแต่นั้นมา อิเล็กโทรไลต์เหล่านี้ได้รับการสำรวจอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวเลือกที่ใช้การได้ในการผลิตแบตเตอรี่ที่มีความปลอดภัยเพิ่มขึ้นและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เทคนิคการทดลองที่ใช้ในการวิจัยนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ทีมงานเคยใช้ก่อนหน้านี้ แต่ด้วยวิธีการวิเคราะห์ข้อมูลที่พัฒนาขึ้นใหม่ ดังที่ Bonagiri กล่าว "เราใช้เทคนิคนั้น [EC-3D-AFM] ไปสู่อีกระดับโดยที่เราแยกจำนวนฮิสโตแกรมออกและรับโปรไฟล์ความหนาแน่นของประจุโดยใช้อัลกอริธึมไฟฟ้าสถิต" วิธีการใหม่นี้มีชื่อว่า CP-3D-AFM ช่วยให้ได้รับการกระจายประจุเชิงพื้นที่ของทั้งพื้นผิวอิเล็กโทรดเฉพาะที่และ EDL ทีมงานใช้ CP-3D-AFM เพื่อตรวจสอบการจัดเรียงประจุใหม่ของอินเทอร์เฟซของเหลวไอออนิก/HOPG และ WiS/HOPG และสังเกตความผันแปรของความหนาแน่นประจุในระดับนาโนเมตร ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเก็บพลังงานแบบคาปาซิทีฟและฟังก์ชันเคมีไฟฟ้าอื่นๆ ของระบบเหล่านี้ Zhang และ Bonagiri กล่าวว่าวิธีการนี้จะใช้ได้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีที่ใช้งานได้จริงหลายประเภท เช่น แบตเตอรี่ เซลล์เชื้อเพลิง อิเล็กโทรไลเซอร์ และ ตัวเก็บประจุยิ่งยวด.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php