Giải mã dữ liệu: Phân bố mật độ điện tích của các lớp điện kép

Ngày 22 tháng 2022 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Mở rộng kỹ thuật kính hiển vi lực nguyên tử 3D điện hóa (EC-3D-AFM) được phát triển gần đây của họ, các nhà nghiên cứu của Đại học Illinois Urbana-Champaign đã thu được cấu hình độ sâu của mật độ điện tích của các lớp điện kép (EDL). Thông qua phân tích thống kê, giải chập cực đại và tính toán tĩnh điện, các nhà nghiên cứu đã phát triển 3D AFM định hình điện tích (CP-3D-AFM) để định lượng bằng thực nghiệm sự phân bố điện tích tại các giao diện điện cực-điện phân. Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Yingjie Zhang và sinh viên tốt nghiệp Khoa học và Kỹ thuật Cơ khí Lalith Bonagiri gần đây đã công bố nghiên cứu này trên tạp chí ACS Nano (“Lập hồ sơ mật độ điện tích trong không gian thực của các giao diện điện cực-điện phân với độ phân giải độ sâu Angstrom”). Sơ đồ của kỹ thuật CP-3D-AFM. (Hình ảnh: Trường Cao đẳng Kỹ thuật Grainger tại Đại học Illinois Urbana-Champaign) Zhang và Bonagiri giải thích rằng cốt lõi của điện hóa học là sự chuyển hóa xen kẽ giữa năng lượng điện và hóa học tại giao diện điện cực-chất điện phân và các quá trình như vậy đòi hỏi sự tích tụ và suy giảm điện tích tại giao diện. Do đó, sự phân bố điện tích trong không gian là chìa khóa để hiểu cơ chế của các quá trình điện hóa. Tuy nhiên, cấu hình mật độ điện tích tại các giao diện này vẫn là một câu đố. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất lỏng ion, 1-etyl-3-metylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (EMIM-TFSI), làm chất điện phân lựa chọn, trên điện cực than chì nhiệt phân định hướng cao (HOPG). Cả EMIM-TFSI và HOPG đều là các hệ thống mô hình được sử dụng trong các thiết bị lưu trữ năng lượng và siêu tụ điện. Họ cũng sử dụng một loại chất điện phân mới nổi khác: nước trong muối (WiS), bao gồm muối đậm đặc trong dung dịch nước (muối nhiều hơn dung môi). Chất điện phân WiS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2015 và kể từ đó, chúng đã được khám phá rộng rãi như một lựa chọn khả thi để chế tạo pin với độ an toàn nâng cao và giảm tác động đến môi trường. Kỹ thuật thử nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu này dựa trên những gì nhóm đã sử dụng trước đây, nhưng với các phương pháp phân tích dữ liệu mới được phát triển. Như Bonagiri đã nói, “Chúng tôi đã đưa kỹ thuật đó [EC-3D-AFM] lên một tầm cao mới, nơi chúng tôi giải mã biểu đồ đếm và thu được cấu hình mật độ điện tích bằng thuật toán tĩnh điện.” Phương pháp mới này, được đặt tên là CP-3D-AFM, cho phép thu được sự phân bố điện tích không gian của cả bề mặt điện cực cục bộ và EDL. Nhóm đã sử dụng CP-3D-AFM để xác định sự sắp xếp lại điện tích của chất lỏng ion/HOPG và các giao diện WiS/HOPG, đồng thời quan sát các biến thiên về mật độ điện tích dưới nanomet, điều này rất quan trọng đối với việc lưu trữ năng lượng điện dung và các chức năng điện hóa khác của các hệ thống này. Zhang và Bonagiri cho biết phương pháp này sẽ được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại thiết bị điện hóa thực tế bao gồm pin, pin nhiên liệu, máy điện phân và siêu tụ điện.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62068.php