توضیحات
عنوان فارسی: شبیه سازی دینامیکی مولکولی سطح مشترک الکتروشیمیایی بین یک سطح گرافیت و مایع یونی [BMIM][PF6]
عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:
Molecular dynamics simulation of the electrochemical interface between a graphite surface and the ionic liquid [BMIM][PF6]w
ساختار لایه های دولایه الکتریکی در مایع یونی 1-بوتیل-3-متیلیمیدازولیوم هگزافلوئوروفسفات ([BMIM][PF6]) در نزدیکی صفحه اساسی گرافیت توسط مدلسازی دینامیکی مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. محاسبات برای هر دو سطح گرافیت بدون بار و انواع دارای بار مثبت و منفی آن انجام شد. این موضوع مشخص شده است که در نزدیکی سطح بدون بار، ساختار مایع یونی از ساختار توده ای و نشاندهنده یک محدوده منظم و مرتب می باشد، که در حدود 20 آنگستروم از سطح گسترش یافته است. سه لایه متراکم ca با 5 آنگستروم ضخامت به وضوح در سطح مشترک قابل مشاه ده است، که متشکل از یون های منفی و حلقه های با بار مثبت است. مقرر شده است که در لایه جذب اولیه، حلقه ایمیدازولیوم در کاتیون[BMIM]+گرایش به مرتب شدگی بصورت موازی به سمت سطح گرافیت در فاصله 3.5 آنگستروم دارد. آنیون -[PF6]به مسیری متمایل می شود تا اتم فسفر در فاصله 4.1 آنگستروم از سطح و سه اتم فلوئور سبب تشکیل دو صفحه موازی به سمت سطح گرافیت شود. یون جذب شده در سطح بدون بار در یک شبکه شش ضلعی 2D بسیار ناقص و فاصله شبکه های مربوطه تقریبا 4 برابر بزرگتر از لایه گرافن آن است. تاثیر پتانسیل الکترودی بر توزیع یون های الکترولیت و جهت گیری آنها نیز مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش در پتانسیل الکترودی موجب تحریک انبساط و گسترش توزیع زاویه دار حلقه ای جذب شده و تغییر محتمل ترین زاویه تیلت به سمت بیشترین مقدار می شود. این موضوع نشان داده شده است که آنیون های جذب شده ای بر روی سطح دارای بار منفی وجود ندارد ، اما تمرکز سطح کاتیون های جذب شده بر روی سطح دارای بار مثبت دارای مقدار غیر صفر است. علاوه بر این، تاثیر بار سطحی بر روی چگالی بار حجمی و مشخصه های پتانسیل الکتریکی در یک الکترولیت مورد مطالعه قرار گرفت. تفاوت ها در ساختار آنیون ها و کاتیون ها نتیجه این واقعیت است که ظرفیت الکتریکی واحد لایه دوگانه الکتریکی بستگی به قطبیت الکترودی دارد .
مقدمه
امروزه مایعات یونی به عنوان یک جایگزن برای الکترولیت های سنتی در نظر گرفته شده است، چرا که آنها دارای خواص فیزیکو-شیمیایی جدیدی هستند. باتوجه به استحکام دمایی بالای آنها، مایعات یونی در سلول های سوختی غشای الکترولیتی پلیمری برای کارکرد در دمای بالای 100 درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند. مایعات یونی غیرفرار و غیرقابل اشتعال می توانند در سلول های خورشیدی حساس به رنگ به منظور افزایش پایداری و ایمنی این ابزار مورد استفاده قرار گیرند. پنجره های الکتروشیمیایی عریض در ترکیب با نقطه ذوب پایین حاکی از علاقه و وعده های بسیار زیاد برای استفاده از مایعات یونی در ابر خازن ها می باشد. بهره وری عملیاتی ابزارهای الکتروشیمیایی تا حد بسیار زیادی تحت تاثیر ساختار مولکولی سطوح مشترک یا رابط الکترودی/الکترولیتی است. برای مثال، طول عمر الکترون و ولتاژ مدار باز در سلول های خورشیدی بستگی به ساختار لایه های دولایه (دوگانه یا دوبل) الکتریکی یا به اختصار EDL دارد. ظرفیت خازنی ویژه ابرخازن ها همچنین بستگی به ساختار EDL و توانایی آن بر تغییر یون ها یا حتی قطعات یونی مولکولی در مایعات یونی دارد. بهرحال، لایه دوگانه در مایعات یونی هنوز به اندازه کافی کشف نشده است.
برای مایعات یونی ایمیدازولیوم، تاثیر طول زنجیره آلکیل بر ظرفیت خازن EDL، منحنی های الکتروکاپیلاری و پتانسیل بار صفر (PZC) با انجام آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده، الگوی کیفی سطح مشترک در پتانسیل های الکترود نزدیک به PZC پیشنهاد می شود. اطلاعات کمی بر روی ساختار EDL در تعدادی از مقالات در جاییکه جهت گیری کاتیون های ایمیدازولیوم در سطوح کوارتز و پلاتینیوم به کمک اسپکتروسکوپی ارتعاشی مولد فرکانس مجموع تعیین می شود. با این حال، نه جهت گیری آنیون ها و نه موقعیت نسبی یون های مثبت و منفی در لایه دوگانه در مطالعات بالا مقرر و ایجاد نشده است.
از آنجا که سطح مشترک الکترولیت/الکترود بسیار فرایندهای الکتروشیمیایی مربوطه را تحت تاثیر قرار می دهد، توسعه مدل های تئوریکی کافی EDL در مایعات یونی اهمیت بسیار بزرگی دارد. باتوجه به غلظت بالای یونی در مایعات یونی، تئوری کلاسیک گوی-چاپمن دیگر معتبر نیست و مدل دولایه باید با اندازه بی هنهایت یون ها در نظر گرفته شود. اخیرا، بر اساس مدل گاز-شبکه ، تئوری لایه دوگانه در مایعات یونی گسترش یافته و بیان تحلیلی جدید برای ظرفیت الکتریکی دولایه بدست آمده است. بهرحال، این مدل برای عدم تقارن مولکول ها، توزیع بار درون مولکولی و جذب ویژه یون ها در سطح به حساب نمی آید. علاوه بر این، زمانیکه در چهارچوب رویکرد میانگین میدانی توسعه صورت گیرد، این تئوری نمی تواند به توصیف اثر همبستگی یونی در الکترولیت های با تمرکز بالا بپردازد.
هدف اصلی این مقاله، بررسی لایه دوتایی در مایع یونی 1-بوتیل-3-متیلیمیدازولیوم هگزافلوئوروفسفات در سطح گرافیت به کمک استفاده از شبیه سازی دینامیکی مولکولی (MD) می باشد. روش MD اجازه می دهد تا برای ویژگی های ذکر شده در بالا و آنهایی که در گذشته با موفقیت صورت گرفته برای بررسی سطوح رابط ایمیدازولیوم خلا/مایع و سیلیکا/مایع بر اساس مایع یونی به کار رفته اند، استفاده شود. از آن جهت انتخاب شده است که دارای پایداری الکتروشیمیایی بالایی است که درها را برای استفاده از آن به عنوان الکترولیت برای ابرخازن ها باز می کند. این شرایط همچنین ایجاب می کند تا بخش اعظمی از داد ها ی تئوریکی و آزمایشگاهی در دسترس برای مقایسه با نتایج شبیه سازی به کار گرفته شود. صفحه قاعده ای گرافیت از سطح کربن فعال به کمک مواد الکترودی برای ابر خازن ها تقلید می کند.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش ترجمه مقاله
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.