双电层和膜电容器理论模型中的负电容及相关不稳定性

简要回顾了各种导致负电容C预测的模型。讨论了它们与电控制性质的关系。我们再次确认，在S控制下——一种需要电极表面电荷密度S均匀分布的人为构造——计算的双层电容可能为负。结果表明，即使对于具有严格正扩散层电容的局部统计离子模型，离子和电子贡献的联合弛豫也可能导致C<0。然而，在现实中，在隔离电池研究中，只有总电荷q（或平均表面电荷密度S）可以在实验上固定（q控制）。对于在S控制下C变为负的那些S，向q控制的转变（即弛豫横向电荷密度分布，将其平均值固定为S）会导致均匀分布的不稳定性和向非均匀相的转变。作为说明，讨论了一个“膜电容器”模型。这个精确可解的模型允许双电层的均匀和非均匀弛豫，有助于展示不稳定性的发生和一些重要特征。简要讨论了进一步发展的前景。