Verilerin ayrıştırılması: Elektrikli çift katmanların yük yoğunluğu dağılımları

22 Aralık 2022 (Nanowerk Haberleri) Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign araştırmacıları, yakın zamanda geliştirdikleri elektrokimyasal 3B atomik kuvvet mikroskobu (EC-3D-AFM) tekniğini genişleterek, elektrikli çift katmanların (EDL'ler) yük yoğunluğunun derinlik profilini elde ettiler. Araştırmacılar, istatistiksel analiz, tepe dekonvolüsyonu ve elektrostatik hesaplamalar yoluyla, elektrot-elektrolit arayüzlerindeki yük dağılımını deneysel olarak ölçmek için yük profilleme 3D AFM (CP-3D-AFM) geliştirdiler. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü Yingjie Zhang ve Makine Bilimi ve Mühendisliği yüksek lisans öğrencisi Lalith Bonagiri yakın zamanda bu araştırmayı ACS Nano (Angstrom Derinlik Çözünürlüğü ile Elektrot-Elektrolit Arayüzlerinin Gerçek Uzay Yük Yoğunluğu Profili). CP-3D-AFM tekniğinin şeması. (Resim: The Grainger College of Engineering at Illinois Urbana-Champaign) Zhang ve Bonagiri, elektrokimyanın çekirdeğinin, elektrot-elektrolit arayüzünde elektrik ve kimyasal enerji arasındaki karşılıklı dönüşüm olduğunu ve bu tür süreçlerin yüklerin birikmesini ve tükenmesini gerektirdiğini açıklıyor. arayüzde. Bu nedenle uzaysal yük dağılımı, elektrokimyasal süreçlerin mekanizmalarını anlamak için bir anahtardır. Ancak, bu arayüzlerdeki yük yoğunluğu profilleri bir muamma olarak kaldı. Ekip, yüksek oranda yönlendirilmiş bir pirolitik grafit (HOPG) elektrot üzerinde elektrolit seçimi olarak iyonik bir sıvı, 1-etil-3-metilimidazolyum bis(triflorometilsülfonil)imid (EMIM-TFSI) kullandı. Hem EMIM-TFSI hem de HOPG, enerji depolama cihazlarında ve süper kapasitörlerde kullanılan model sistemlerdir. Ayrıca başka bir acil elektrolit türü kullandılar: sulu çözeltide yüksek oranda konsantre tuzdan oluşan tuzda su (WiS) (tuz, çözücüden fazladır). WiS elektrolitleri ilk olarak 2015 yılında piyasaya sürüldü ve o zamandan beri, artırılmış güvenlik ve azaltılmış çevresel etkilere sahip piller yapmak için uygun bir seçenek olarak geniş çapta keşfedildi. Bu araştırmada kullanılan deneysel teknik, ekibin daha önce kullandıklarına, ancak yeni geliştirilen veri analiz yöntemlerine dayanmaktadır. Bonagiri'nin belirttiği gibi, "Bu tekniği [EC-3D-AFM] sayım histogramlarını çözdüğümüz ve elektrostatik algoritmalar kullanarak yük yoğunluğu profillerini elde ettiğimiz bir sonraki seviyeye taşıdık." CP-3D-AFM olarak adlandırılan bu yeni yöntem, hem yerel elektrot yüzeyinin hem de EDL'lerin uzamsal yük dağılımının elde edilmesini sağlar. Ekip, iyonik sıvı/HOPG ve WiS/HOPG arayüzlerinin yük düzenlemelerini belirlemek için CP-3D-AFM kullandı ve bu sistemlerin kapasitif enerji depolaması ve diğer elektrokimyasal işlevleri için çok önemli olan yük yoğunluğunda nanometre altı varyasyonları gözlemledi. Zhang ve Bonagiri, bu yöntemin piller, yakıt hücreleri, elektrolizörler dahil olmak üzere çok çeşitli pratik elektrokimyasal cihazlara geniş ölçüde uygulanabileceğini söylüyor. süperkapasitörler.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php