Деконволюція даних: розподіл щільності заряду подвійних електричних шарів

22 грудня 2022 (Новини Nanowerk) Розширюючи свою нещодавно розроблену техніку електрохімічної тривимірної атомно-силової мікроскопії (EC-3D-AFM), дослідники Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн отримали профіль глибини щільності заряду подвійних електричних шарів (EDL). Завдяки статистичному аналізу, піковій деконволюції та електростатичним обчисленням дослідники розробили 3D AFM (CP-3D-AFM) для кількісного визначення розподілу заряду на межах електрод-електроліт. Професор матеріалознавства та інженерії Yingjie Zhang та аспірант кафедри механічних наук та інженерії Лаліт Бонагірі нещодавно опублікували це дослідження в ACS Nano («Профілювання щільності заряду в реальному просторі меж електрод-електроліт з роздільною здатністю по глибині в ангстремах»). Схема техніки CP-3D-AFM. (Зображення: Інженерний коледж Грейнджера при Університеті штату Іллінойс Урбана-Шампейн) Чжан і Бонагірі пояснюють, що ядром електрохімії є взаємоперетворення електричної та хімічної енергії на межі електрод-електроліт, і такі процеси вимагають накопичення та виснаження зарядів. на інтерфейсі. Тому просторовий розподіл заряду є ключем до розуміння механізмів електрохімічних процесів. Однак профілі щільності заряду на цих інтерфейсах залишаються загадкою. Команда використовувала іонну рідину, 1-етил-3-метилімідазолій біс(трифторметилсульфоніл)імід (EMIM-TFSI), як вибір електроліту, на високоорієнтованому піролітичному графітовому (HOPG) електроді. І EMIM-TFSI, і HOPG є модельними системами, які використовуються в накопичувачах енергії та суперконденсаторах. Вони також використовували інший тип електроліту: вода в солі (WiS), яка складається з висококонцентрованої солі у водному розчині (кількість солі перевищує кількість розчинника). Електроліти WiS були вперше представлені в 2015 році, і з тих пір вони широко досліджувалися як життєздатний варіант виготовлення акумуляторів з підвищеною безпекою та меншим впливом на навколишнє середовище. Експериментальна техніка, використана в цьому дослідженні, ґрунтується на тому, що команда використовувала раніше, але з нещодавно розробленими методами аналізу даних. Як каже Бонагірі, «ми вивели цю техніку [EC-3D-AFM] на наступний рівень, коли ми деконволюціюємо гістограми підрахунку та отримуємо профілі щільності заряду за допомогою електростатичних алгоритмів». Цей новий метод, названий CP-3D-AFM, дає змогу отримати просторовий розподіл заряду як локальної поверхні електрода, так і EDL. Команда використовувала CP-3D-AFM для визначення перегрупування зарядів інтерфейсів іонна рідина/HOPG і WiS/HOPG і спостерігала субнанометрові варіації щільності заряду, що є вирішальним для ємнісного зберігання енергії та інших електрохімічних функцій цих систем. Чжан і Бонагірі кажуть, що цей метод буде широко застосовний до широкого спектру практичних електрохімічних пристроїв, включаючи батареї, паливні елементи, електролізери та суперконденсатори.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php