由表面粗糙度和离子尺寸不对称性驱动的分子尺度离子分离：双电层微分电容的新解析解
化学物理
2023-03-07 v2
摘要
电极表面粗糙度在分子尺度上显著影响双电层的结构。我们推导了粗糙电极表面附近双电层微分电容（DC）的解析解，并与一系列实验和数值研究进行了比较。考虑了两种离子分离的原因：离子尺寸不对称性和电极表面粗糙度。该模型具有三个决定 DC 性质的尺度参数：Debye 长度、离子穿透深度差和表面粗糙度参数。由于考虑了离子重取向效应，首次解析地获得了具有两个以上峰的 DC 曲线。该模型预测了由电极表面粗糙度引起的 DC 曲线从钟形到驼峰形及其逆转变。DC-电势关系随温度和离子尺寸比的行为因离子分离类型而异。此外，我们给出了零电荷电势的解析解，并展示了粗糙度对其数值的影响。基于结果，我们给出了设计高效双电层电容器所需的性能建议。
引用
@article{arxiv.2212.13566,
title = {Molecular scale ion separation driven by surface roughness and ion size asymmetry: new analytical solutions for differential capacitance of EDL},
author = {Aleksey Khlyupin and Irina Nesterova and Kirill Gerke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.13566},
year = {2023}
}
备注
17 pages, 12 figures