Rus | Eng |
Исследование деформации пористых углеродных электродов с разными размерами пор при внедрении в поры катионов и анионов.
Strain-Based In Situ Study of Anion and Cation Insertion into Porous Carbon Electrodes with Different Pore Sizes
Jennifer M. Black1,Guang Feng2,*,Pasquale F. Fulvio3,Patrick C. Hillesheim3,Sheng Dai3,4,Yury Gogotsi5,Peter T. Cummings2,Sergei V. Kalinin1,Nina Balke1,*
1 Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA
2 Chemical & Biomolecular Engineering, Vanderbilt University, Nashville, TN, USA
3 Chemical Sciences Division Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA
4 Department of Chemistry University of Tennessee, Knoxville, TN, USA
5 Department of Materials Science and Engineering and A. J. Drexel Nanotechnology Institute Drexel University, Philadelphia, PA, USA
Впервые статья опубликована: 8 OCT 2013, Adv. Energy Mater.,DOI: 10.1002/aenm.201300683
Ключевые слова: электрохимические конденсаторы; атомная силовая микроскопия; молекулярная динамика; ионные жидкости
Применена атомно-силовая микроскопия для наблюдения расширения пористых углеродных электродов, которое является результатом внедрения / поглощения ионов в углеродных порах в процессе зарядки зарядки. Собранные данные о деформации, при различных потенциальных уровнях сканирования используются для получения информации о кинетике анионов и катионов. Была выполнено моделирование молекулярной динамики для определения молекулярного происхождения заряд-индуцированного расширения в пористом углероде.
Расширение пористых углеродных электродов в ионной жидкости комнатной температуры (RTIL) изучается натурно с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ).
Проводились испытания для определения влияния площади поверхности и размера пор углерода / распределения пор по размерам на наблюдаемый профиль деформации и кинетику ионов.
Также дополнительно исследовалось влияние потенциальной скорости сканирования на деформацию. Анализируя данные деформации при разной потенциальной скорости сканирования, ученым удалось получить информацию о кинетике иона в различных углеродных материалах.
Сравнительное моделирование молекулярной динамики (МД) было выполнены для того, чтобы внести ясность в экспериментальные результаты, это первая работа с молекулярной динамикой, которая рассматривает давление, оказываемое на пористые электроды при приложении потенциала в RTIL электролите.
Используя молекулярную динамику, давление на стенки пор рассчитывается как функция потенциала / зарядки как для микропор (1,2 нм), так и и мезопор (7,0 нм). Эксперимент показал, что состояние расчетного давления тесно связано с профилем деформации.
< Предыдущая | Следующая > |
---|