双电层电容与结构：布朗动力学与经典密度泛函理论的比较
软凝聚态物质
2021-07-21 v1 统计力学
摘要
我们展示了一项关于水相电解质双电层结构与微分电容的研究。我们考虑由限制在平面阴极与阳极之间的介电连续体中的球形阳离子与阴离子组成的双电层电容器（EDLC）。该模型系统包含空间位阻以及库仑离子-离子与离子-电极相互作用。我们将计算代价高昂但“精确”的布朗动力学（BD）模拟结果与基于经典密度泛函理论（DFT）的近似但廉价的计算结果进行比较。在恰当考虑 BD 模拟的正则系综与 DFT 的巨正则系综之间差异的前提下，对一大组系统参数——包括浓度、离子尺寸与价态不对称性、外加电压以及电极间距的变化——发现了极佳的整体一致性。特别地，对固定离子数下的微分电容 与固定离子化学势下的 作了仔细区分。此外，我们推导并利用了它们的热力学关系。未来这些关系亦有助于比较与对比。
引用
@article{arxiv.2103.00897,
title = {Capacitance and Structure of Electric Double Layers: Comparing Brownian Dynamics and Classical Density Functional Theory},
author = {Peter Cats and Ranisha S. Sitlapersad and Wouter K. den Otter and Anthony R. Thornton and René van Roij},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.00897},
year = {2021}
}